REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

S

DO A V R E S E CHOS R

DERE

OPTIMIZACION DEL SISTEMA HIDRAULICO DE LUBRICACION DE LAS BANDAS TRANSPORTADORAS DE BOTELLAS EN LA LINEA 1 ENVASADO DE C.A. CERVECERIA REGIONAL PLANTA MARACAIBO

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

REALIZADO POR: BCH. Marianela Fernandez Z. TUTOR ACADEMICO: PROF. Herinarco Luzardo

Maracaibo, 2007

ii

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DERE

DO A V R E S E CHOS R

iii OPTIMIZACION DEL SISTEMA HIDRAULICO DE LUBRICACION DE LAS BANDAS TRANSPORTADORAS DE BOTELLAS EN LA LINEA 1 ENVASADO DE C.A. CERVECERIA REGIONAL PLANTA MARACAIBO

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DO A V R E S E CHOS R

DERE

_______________________________ Tutor Académico

iv VEREDICTO

Nosotros Profesores: Ing. Mónica Molero, Ing. Humberto Martínez e Ing. Herinarco Luzardo, designados como Jurado Examinador del Trabajo Especial “OPTIMIZACION DEL SISTEMA HIDRAULICO DE LUBRICACION DE LAS BANDAS TRANSPORTADORAS DE BOTELLAS EN LA LINEA 1 ENVASADO DE C.A. CERVECERIA REGIONAL PLANTA MARACAIBO” que presentó el (la) Bachiller Marianela Fernández Titular de la Cédula de Identidad No. 14.180.668 nos hemos reunido para revisar dicho trabajo y después del interrogatorio correspondiente, lo hemos aprobado con 20 puntos de acuerdo con las normas vigentes aprobadas por el Consejo Académico de la Universidad Rafael Urdaneta, para la Evaluación de los Trabajos Especiales de Grado para optar al Título de Ing. Quimico En fe de lo cual firmamos, en Maracaibo, a los 07 días del mes de mayo del año

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DO A V R E S E CHOS R

DERE

dos mil siete.Maracaibo, Mayo de 2007

Jurado Examinador:

______________________ Ing. Herinarco Luzardo C.I. 10.448.127 Tutor Académico

____________________

____________________

Ing. Humberto Martínez

Ing. Mónica Molero

C.I. 3.112.552 Jurado

_____________________

C.I. Jurado

_____________________

Ing. Oscar Urdaneta

Ing. José Bohórquez

C.I. 4.520.200

C.I. 3.370.454

Director de la escuela de

Decano de la facultad de

Ingeniería Química

Ingeniería

v ÍNDICE DE CONTENIDO

Frontispicio

iii

Veredicto

iv

Índice de Contenido

v

Índice de Figuras

ix

S

DO A V R E S E CHOS R

Índice de Tablas

xi

ERE DedicatoriaD

xiii

Resumen

xiv

Abstract

xv

INTRODUCCIÓN

xvi

CAPÍTULO I: PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN

18

1.1. Planteamiento del Problema

18

1.2. Formulación del Problema

20

1.3. Objetivos de la Investigación

20

1.3.1. Objetivos General

20

1.3.2. Objetivos Específicos

20

Agradecimiento

xii

1.4. Justificación e importancia de la Investigación

21

1.5. Delimitación de la Investigación

22

1.5.1. Espacial

22

1.5.2. Temporal

22

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

23

2.1. Antecedentes de la Investigación

23

2.2. Bases Teóricas

24

2.2.1. Proceso de Envasado

24

2.2.1.1. Descripción del Proceso de Envasado

24

2.2.1.2. Bandas Transportadoras de Botellas

27

vi 2.2.2. Sistema de Lubricación

28

2.2.3. Simulación Computarizada

29

2.2.4. Simulador PIPEPHASE 8.1

29

2.2.5. Lubricante de Bandas Transportadoras Botellas

31

2.3. Definición de Términos Básicos

32

CAPÍTULO III: MARCO METODOLOGICO

35

S

DO A V R E S S RE 3.2. Diseño de la Investigación O H C E ER 3.3. TécnicaD de Recolección de Datos 3.1. Tipo de Investigación

35 36 36

3.3.1. Observación Documental o Bibliográfica

37

3.3.2. Observación Directa

37

3.4. Fases de la Investigación

38

3.4.1. Fase 1. Búsqueda y recolección de datos operacionales de diseño del Sistema Hidráulico.

38

3.4.1.1. Recolección de las propiedades físicas del fluido lubricante

38

3.4.1.2. Recolección en campo de toda la información correspondiente al sistema hidráulico

40

3.4.1.2.1. Creación del Diagrama de Flujo del Sistema Hidráulico

40

3.4.1.2.2. Identificación de longitud, diámetro nominal, variación de altura y cédula de las tuberías, tamaño y tipo de accesorios

40

3.4.1.2.3. Caudales que salen por cada una de las boquillas del sistema hidráulico

40

3.4.1.2.4. Presión de entrada del fluido al sistema hidráulico 3.4.1.2.5. Tipo de boquillas y ubicación en el sistema

40 41

3.4.1.3. Cálculo del caudal máximo de fluido lubricante permitido en el sistema hidráulico de lubricación

41

3.4.2. Fase 2. Simulación Computarizada del Sistema Hidráulico basada en las condiciones operacionales de diseño 3.4.2.1. Desarrollo de la Simulación Computarizada

42 42

vii 3.4.2.1.1. Selección del tipo de Simulación

42

3.4.2.1.2. Selección del tipo de Fluido

42

3.4.2.1.3. Selección de las Unidades de Medida

43

3.4.2.1.4. Introducción de los datos de las propiedades físicas del fluido lubricante

44

3.4.2.1.5. Introducción de la información del sistema hidráulico obtenida en la parte 2 de la fase 1 de la investigación en el programa de simulación

OS D A V R E EScon los datos de diseño R 3.4.3. Fase 3. Validación de laS simulación O H EC de recomendaciones para optimizar el DE4.RElaboración 3.4.4. Fase 3.4.2.1.6. Corrida de la Simulación

sistema hidráulico actual de lubricación.

44 47 48

48

3.5. Mapa de Variables

49

CAPÍTULO IV: ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

50

4.1. Fase 1.

Búsqueda y recolección de datos operacionales del

Sistema Hidráulico 4.1.1. Propiedades del fluido lubricante

50 50

4.1.2. Recolección en campo de toda la información correspondiente al sistema hidráulico

51

4.1.2.1. Creación del Diagrama de Flujo del Sistema Hidráulico

51

4.1.2.2. Identificación de longitud, diámetro nominal, variación de altura y cédula de las tuberías, tamaño y tipo de accesorios

53

4.1.2.3. Caudales que salen por cada una de las boquillas del sistema hidráulico

53

4.1.2.4. Presión manométrica de entrada del fluido al sistema hidráulico 4.1.2.5. Tipo de boquillas y ubicación en el sistema

55 55

4.1.3. Cálculo del caudal máximo de fluido lubricante permitido en el sistema hidráulico de lubricación

57

4.2. Fase 2. Simulación Computarizada del Sistema Hidráulico basada en las condiciones operacionales de diseño

57

viii 4.2.1. Tipo de Simulación

57

4.2.2. Selección del tipo de Fluido

58

4.2.3. Selección de las Unidades de Medida

58

4.2.4. Introducción de los datos de las propiedades físicas del fluido lubricante

58

4.2.5. Introducción de la información del sistema hidráulico obtenida en la parte 2 de la fase 1 de la investigación en el programa de simulación

OS D A V R E ES R S 4.3. Fase 3. Validación de la simulación con los datos de diseño O H C E R E 4.4. Fase 4.D Elaboración de recomendaciones para optimizar el sistema

58

4.2.6. Corrida de la Simulación

68

hidráulico actual de lubricación.

72

71

4.4.1 Sistema de control de presión de agua para las líneas de lubricación en el área de envasado

72

CONCLUSIONES

74

RECOMENDACIONES

75

BIBLIOGRAFIA

76

ANEXOS

78

APENDICE

80

ix INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Botella de 222 ml

24

Figura 2. Despaletizador

25

Figura 3. Desempacadora

25

Figura 4. Lavadora de botellas

25

S

DO A V R E S Figura 6. Inspector de vacíoHOS RE DEREC Figura 7. Llenadora Figura 5. Lavadora de cajas

26 26 26

Figura 8. Pasteurizador

27

Figura 9. Ejemplo de simulación usando PIPE PHASE

31

Figura 10. Ventana de selección del tipo de simulación

42

Figura 11. Ventana de selección del tipo de fluido

43

Figura 12. Ventana de selección de las unidades de medida

43

Figura 13. Ventana para introducir los datos de las propiedades físicas del fluido lubricante

44

Figura 14. Ventana para introducir los datos en la alimentación del flujo en el sistema para la simulación

45

Figura 15. Ventana para introducir los datos de las tuberías y accesorios para tuberías en cada una de las conexiones

46

Figura 16. Ventana para introducir los datos de las salidas del sistema hidráulico con sus respectivos datos de caudal y presión obtenidos anteriormente

46

Figura 17. Diagrama de Flujo del Sistema Hidráulico de Lubricación

52

Figura 18. Primera parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la lavadora

59

Figura 19. Segunda parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la llenadora

59

Figura 20. Tercera parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida del inspector de vacío

60

Figura 21. Cuarta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida de la lavadora y entrada al inspector de vacío

61

x Figura 22. Quinta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida de la llenadora y entrada al pasteurizador

61

Figura 23. Sexta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida inicial del pasteurizador

62

Figura 24. Séptima parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida de la parte alta del pasteurizador

63

Figura 25. Octava parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida de la parte alta del pasteurizador y entrada al

OS D A V R E ESdel sistema hidráulico de R Figura 26. Novena parte H deO la S simulación EREC lubricación,D área de la entrada a la empacadora inspector de nivel

63

64

Figura 27. Décima parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de la entrada a la empacadora

64

Figura 28. Décima primera parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de la salida del pasteurizador

65

Figura 29. Décima segunda parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la empacadora

65

Figura 30. Décima tercera parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la empacadora

66

Figura 31. Décima cuarta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la empacadora

66

Figura 32. Décima quinta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la empacadora

67

Figura 33. Décima sexta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la empacadora

67

Figura 34. Décima séptima parte del sistema hidráulico simulada

68

Figura 35. Diagrama del sistema de control de presión de agua para el sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de envasado en las líneas 1 y 3.

73

xi

INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Propiedades Físico-Químicas del lubricante LUBRIMIC 3000 para cadenas transportadoras

32

Tabla 2. Tabla de capacidades caloríficas

OS D A V R E ES utilizadas en el sistema R S Tabla 4. Datos de diseñoHde las boquillas O EC la presión de entrada a la boquilla y su DERaparece hidráulico donde

39

Tabla 3. Diámetros de las boquillas según los códigos del fabricante.

41

respectivo caudal

47

Tabla 5. Ángulos de aspersión de las boquillas a las presiones de diseño

48

Tabla 6. Mapa de variables

49

Tabla 7. Caudales de cada una de las boquillas medidos en campo

54

Tabla 8. Identificación de los códigos del fabricante para cada una de las boquillas del sistema hidráulico

56

Tabla 9. Coeficientes de flujo para cada tipo de boquilla usada en el sistema hidráulico

57

Tabla 10. Resultados de los caudales de cada una de las boquillas aportados por el simulador

69

Tabla 11. Presiones de entrada a las boquillas aportadas por las simulaciones parciales

70

Tabla 12. Datos de la validación de las simulaciones y sus respectivas desviaciones

71

Tabla 13. Descripción de cada uno de los elementos recabados en campo que contienen las conexiones del diagrama de flujo del sistema hidráulico

79

xii AGRADECIMIENTO

Mi más grande agradecimiento al Dios todo Poderoso Jehová Dios, por darme la dádiva inmerecida de la vida, la capacidad para culminar mi carrera universitaria y muy especialmente por la oportunidad de tener a mi lado a las siguientes personas e instituciones:

OS D A V R E ES y creyeron en mí hasta el final. R S Mis amados Padres,H quienes me apoyaron O DEREC Mi único y amado Hermano, quien es mi amigo incondicional.

Mis amigos, quienes vinieron a ser mis hermanas y hermanos, y muy especialmente Marbelita.

El Prof. Humberto Martínez, excelente profesional y amigo.

El Prof. Herinarco Luzardo, mi Tutor Académico, por su aporte y apoyo en esta investigación.

El Prof. Oscar Urdaneta, figura clave en el éxito del funcionamiento de la carrera de Ingeniería Química.

La Ilustre Universidad Rafael Urdaneta, orgullo para el País.

Todo el amable personal que conforma la Familia Wide Tec Laboratory C.A.

Marianela Fernandez

xiii DEDICATORIA

A lo más maravilloso que me ha dado Jehová Dios, mis amados hijos:

Michell, Mabelle y Bruno.

S

DO A V R E S E CHOS R

Todo mi esfuerzo es para ustedes.

DERE

Marianela Fernandez.

xiv Fernández Zambrano, Marianela. “Optimización del Sistema Hidráulico de Lubricación de las Bandas Transportadoras de botellas en la Línea 1 Envasado de C.A. Cervecería Regional Planta Maracaibo”, Trabajo Especial de Grado para optar al Título de Ingeniero Químico, Universidad Rafael Urdaneta, Facultad de Ingeniería, Estado Zulia, Maracaibo, Venezuela, 2007, 81 p.

RESUMEN

S

DO A V R E S E CHOS R

El presente trabajo tiene como objetivo optimizar el sistema hidráulico de lubricación de la línea nº 1 del área de envasado de Cervecería Regional C.A. planta Maracaibo. El sistema hidráulico de lubricación diseñado por Wide Tec Laboratory, es el que permite el correcto desplazamiento de las botellas sobre las bandas transportadoras a lo largo de la línea de envasado, evitando así la rotura de las botellas y manteniendo el consumo del lubricante Lubrimic 3000, por debajo del limite máximo. El estudio se llevó a cabo a través de una investigación del tipo descriptiva y de campo. Las técnicas utilizadas para la recopilación de la información fueron: la observación directa y documental. Se recopiló todos los datos y elementos que conforman el sistema hidráulico y las propiedades físicas del lubricante empleado, con esa información se elaboró una simulación computarizada usando el programa PipePhase 8.1, se validó la simulación con los datos de diseño de las boquillas. Se encontró problemas con la presión de entrada al sistema, la cual fluctuaba constantemente, se calculó la presión máxima de entrada al sistema, se revisaron las condiciones de diseño de las boquillas de aspersión y se observó que no son adecuadas para el sistema. Finalmente, se propuso la elaboración de un sistema de control de presión a la entrada del sistema y otras importantes acciones para la optimización del sistema hidráulico en función de los problemas encontrados.

DERE

Palabras claves: Sistema Hidráulico, Simulación.

[email protected]

xv Fernández Zambrano, Marianela, "Optimization of the Hydraulic System of Lubrication on the Transportation Bands of bottles in the Line 1 Packed of the C.A. Regional Brewery Maracaibo", Special Work of Grade to opt to Chemical Engineer's Title, University Rafael Urdaneta, Faculty of Engineering, State Zulia, Maracaibo, Venezuela, 2007, 81 p.

ABSTRACT

OS D A V R E The main objective of this work is to optimize ESthe hydraulic system of lubrication on R S O H the line nº 1 of R C of packed of Regional Brewery C.A. Maracaibo. The DE theEarea

hydraulic lubrication system designed by Wide Tec laboratory, is the one that allows the correct displacement of the bottles on the transportation bands along the line of packing, avoiding this way the breaking of the bottles and maintaining the lubricant Lubrimic 3000, consumption below the maximum limit. The study was carried out through an investigation of descriptive and field type. The used techniques for the compilation of the information were: the direct and documental observation. All the data and elements that conform the hydraulic system and the physical properties of the lubricant employee were gathered, with that information a simulation was elaborated using the program PipePhase 8.1, the simulation was validated with the design data of the mouthpieces. It met problems with the entrance pressure to the system, which fluctuated constantly, the maximum pressure of entrance was calculated to the system, the conditions of design of the aspersion mouthpieces were revised and it was observed that they are not adapted to the system. Finally, it intended the elaboration of a system of pressure control to the entrance of the system and other important stocks for the optimization of the hydraulic system in function of the opposing problems.

Key words: Hydraulic System, Simulation.

[email protected]

xvi INTRODUCCION

El control

continúo de todos los elementos y procesos que conforman la

fabricación de cerveza es decisivo en la colocación de la cerveza en el mercado donde se focaliza la empresa C.A. Cervecería Regional. Por esta razón se requiere del mejoramiento de todos estos, y así, garantizar su comercialización.

OS D A V R E ES del proceso de envasado, debido a R S garantizar un correcto funcionamiento operativo O H EC DERfuncionamiento que un deficiente de éste, provocaría un incremento en la pérdida El sistema de lubricación para las bandas transportadoras es fundamental en

de producto por botellas partidas y desgaste de las bandas transportadoras, además, la caída de botellas provoca paradas en el proceso.

Wide Tec Laboratory C.A. es la empresa encargada de mantener en funcionamiento el sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras para las líneas 1 y 2 de envasado en C.A. Cervecería Regional. planta Maracaibo. La empresa Wide Tec Laboratory C.A. se encarga del sistema a partir del punto donde se inyecta el producto lubricante fabricado por ésta misma.

Siendo el transporte de botellas a través de bandas metálicas el modo en que se trasladan las botellas durante todo el proceso de envasado, se hace necesaria la evaluación y optimización del sistema hidráulico encargado de la lubricación de la línea 1 de envasado, debido a que esta línea es nueva se desea conocer las condiciones actuales de operación del sistema de lubricación, detectar problemas con la presión de entrada al sistema, y los caudales que manejan las boquillas de aspersión usadas sobre las bandas transportadoras; esto permitirá aportar soluciones y poseer toda la data del sistema hidráulico dentro de una simulación computarizada creada con PipePhase 8.1, lo cual será de gran beneficio en la evaluación de futuros cambios en el sistema hidráulico.

En el siguiente trabajo se exponen los tópicos referentes a la descripción del proceso de envasado, del sistema hidráulico de lubricación y en lo referente a las características del lubricante. Además, se explican las aplicaciones del simulador PipePhase 8.1, su uso e importancia.

xvii Luego se hace referencia a la formulación del problema, donde se señala el planteamiento del mismo, su alcance, justificación y delimitación, así como también, se establece el objetivo general del estudio y los objetivos específicos que permiten alcanzarlo.

Luego se establece el marco teórico, el cual comprende las nociones fundamentales que se requieren para el desarrollo del estudio que se lleva a cabo

S

DO A V R E S RE Splanteados. en la consecución de los objetivos O H C E DER

del sistema hidráulico de lubricación, exponiendo las técnicas y métodos empleados

Posteriormente se describe la metodología utilizada para realizar este trabajo, detallando los procedimientos a seguir para alcanzar los objetivos planteados; así como el tipo y diseño del estudio, además de las fuentes utilizadas para la recolección de la información.

Para finalizar, se efectuó el desarrollo de cada uno de los objetivos aplicando la metodología planteada para el logro de los mismos, con la finalidad de obtener resultados favorables que ayudan a la investigación a aportar y establecer las propuestas para optimizar el sistema hidráulico de lubricación; esperando se conviertan en un aporte válido para la mejora de la productividad y de apoyo para el continuo mejoramiento de Wide Tec Laboratory C.A.

18

CAPITULO I EL PROBLEMA

1.1.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

OS D A V R E ESplanta Maracaibo, se producen las En C.A. CERVECERIA REGIONAL R S O H RECen envases retornables de 222 ml y no retornables de 355 cervezas Light DEy Pilsen, ml, y son distribuidas a la Región Occidental y Región los Andes.

En el área de envasado existen cuatro líneas de producción que son conformadas por los siguientes equipos: Depaletizadora, Desempacadora, Lavadora de Botellas, Lavadora de Cajas, Inspectores de Vacío, Llenadora de Botellas, Inspectores de Nivel, Pasteurizador, Empacadora y Paletizadora.

Durante el proceso de envasado de la cerveza se requiere el transporte de las botellas entre los diversos equipos y sistemas que conforman el proceso de envasado. El sistema de transporte de Botellas se fundamenta en el uso de cadenas transportadoras de acero inoxidable y en cuya superficies se deslizan las botellas durante el proceso de envasado, de esta manera las botellas pasan por los equipos necesarios para la elaboración del producto.

Durante el transporte de botellas sobre las cadenas transportadoras, actúan fuerzas de fricción entre las superficies de contacto las cuales se encuentran en movimiento una contra otra. La fricción entre las dos superficies ocasiona la generación de calor y el desgaste de los materiales involucrados, como lo son el vidrio de las botellas y el metal de las cadenas transportadoras, el desgaste más severo ocurre en las cadenas transportadoras, las cuales van perdiendo espesor y los ejes o juntas que unen cada tramo de cadenas sufren severo desgaste hasta ocasionar mal funcionamiento de las mismas.

19 La fricción también es responsable de ocasionar la sobrecarga de los motores encargados de mover las cadenas, provocando problemas mecánicos en los motores hidráulicos o eléctricos, causando paradas indeseadas y las consecuencias operativas y económicas de las mismas.

Durante el transporte de botellas, la fricción actúa en sentido contrario al desplazamiento de la cadena, ésto ocasiona que a altos nivel de fricción las botellas

S

DO A V R E envasado lo cual lleva a detener el proceso. S S RE O H C E DER

tiendan a caerse durante el transporte ocasionando desorden durante el proceso de

Para minimizar los problemas presentes en las cadenas transportadoras de botellas se utiliza un producto llamado Lubrimic 3000 el cual es un lubricante semisintético con alto poder de lubricación, especialmente diseñado para sistemas transportadores de botellas y elaborado por la empresa WIDE TEC LABORATORY, C.A.

Lubrimic 3000 se emplea diluido en agua en concentraciones que varían de 0,25% y 1%, la solución diluida se aplica a presión por medio de un sistema de tuberías y boquillas de aspersión que se encuentran a lo largo de toda la línea, manteniendo las cadenas transportadoras lubricadas, proporcionando ventajas como son:

•

Reducir al mínimo el desgaste de las cadenas, alargando el tiempo de uso de las mismas.

•

Reducir la carga a los sistemas motorizados encargados de mover las cadenas.

•

Reducir la fricción Botella-Cadena proporcionando mayor estabilidad a las botellas durante el movimiento.

La red de distribución del lubricante debe mantener el control sobre la cantidad y concentración de la solución lubricante hacia el sistema de transporte de

20 botella, suministrando la solución lubricante a todas las zonas y en mayor cantidad a las consideradas críticas como es el caso de la Entrada y Salida de la Lavadora.

Además, el consumo del lubricante no debe ser superior a 40g por hectolitro de Cerveza, según exigencias de C.A. Cervecería Regional, por lo tanto se requiere evaluar el consumo de lubricante en el sistema.

OS D A V R E EaSlos puntos de lubricación, los cuales R S O solución acuosa del producto lubricante H REC E D consisten en boquillas de aspersión, sin embargo el suministro de agua hacia el El sistema de lubricación de cadenas se basa en la adición a presión de una

sistema de lubricación presenta deficiencias de presión lo que ocasiona problemas de lubricación en las líneas transportadoras de botellas; por esta razón se requiere evaluar las condiciones óptimas de presión y caudal en las boquillas de aspersión y a la entrada del sistema hidráulico y proponer una solución que permita mantener los parámetros de diseño de manera continua y estable.

1.2.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Cómo realizar la optimización del sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de botellas en la línea Nº 1 del área de envasado de la CERVECERÍA REGIONAL planta Maracaibo?

1.3.

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.3.1. Objetivo General

Optimizar el sistema hidráulico de lubricación de la Línea 1 envasado de C.A. CERVECERÍA REGIONAL planta Maracaibo.

21 1.3.2. Objetivos Específicos •

Examinar las condiciones operacionales de diseño del sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de botellas en la línea 1 envasado de C.A. CERVECERIA REGIONAL planta Maracaibo.

•

Realizar una simulación computarizada de las condiciones operacionales

S

de diseño del sistema hidráulico de lubricación de las bandas

DO A V R E S S RE REGIONAL planta Maracaibo. O H C E DER

transportadoras de botellas en la línea 1 envasado de C.A. CERVECERIA

•

Validar la Simulación con datos de diseño del sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de botellas en la línea 1 envasado de C.A. CERVECERIA REGIONAL planta Maracaibo.

•

Presentar las recomendaciones para optimizar el sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de botellas en la línea 1 envasado de C.A. CERVECERIA REGIONAL planta Maracaibo.

1.4.

JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

C.A. CERVECERIA REGIONAL es una de las compañías más sólidas y competitivas del país y la calidad de sus productos a precios razonables para el consumidor, es su principal objetivo.

Por eso la empresa debe mantener bajo control todos los procesos que intervienen desde la recepción de la materia prima para la elaboración de sus productos, envasado de sus productos, hasta las estrategias que siguen para comercializarlos.

La empresa requiere que el funcionamiento del sistema hidráulico de lubricación opere de manera óptima, ya que este es el que permite el correcto desplazamiento de las botellas a lo largo de la línea de envasado, evitando así la rotura de las mismas y manteniendo el consumo de lubricante por debajo del límite

22 máximo permitido. Todos estos factores influyen en el posicionamiento del producto en el mercado y en la rentabilidad de la empresa, ya que de presentar problemas los gastos operacionales se incrementan, disminuyendo la rentabilidad de las operaciones y viceversa.

La

realización

de

una

simulación

computarizada

bajo

condiciones

operacionales de diseño del sistema hidráulico de distribución del lubricante, le permite a la empresa evaluar cualquier cambio que sea necesario realizar a la red o

S

DO A V R E S E CHOS R

a las boquillas directamente en la simulación, ahorrando tiempo, dinero y esfuerzo.

DERE 1.5.

DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

1.5.1. Espacial

La investigación se realizó en la planta de C.A. CERVECERIA REGIONAL ubicada en Maracaibo estado Zulia avenida 17 los Haticos.

1.5.2. Temporal

El tiempo establecido para su desarrollo fue de 6 meses comprendidos entre el mes de octubre hasta el mes de marzo del 2007.

23

CAPITULO II MARCO TEORICO

2.1.

OS D A V R E OS RES

DERECH

ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

RODRÍGUEZ P. LUIS F. “Simulación de la red de agua de enfriamiento de Olefinas II”. La Universidad de Zulia. Facultad de Ingeniería. Escuela de Química. Trabajo Especial de Grado. Venezuela, Maracaibo. 2003. El propósito de este estudio fue desarrollar una simulación computarizada de la red de agua de enfriamiento de la planta de Olefinas II del complejo petroquímico “El Tablazo” utilizando los simuladores de procesos Aspen Plus y Aspen Dynamics 11.1. Para realizar la simulación se tomaron mediciones de flujo, presión y temperatura de entrada y salida de agua de enfriamiento. La finalidad de este estudio fue establecer los cuellos de botella del sistema de agua de enfriamiento y elaborar estrategias viables que mejoren la distribución del fluido a los distintos puntos. Se observó que la planta normalmente recibe agua de enfriamiento a menor presión y caudal que lo requerido por diseño. La relevancia de esta investigación para el trabajo a desarrollar se manifiesta en la metodología usada para investigar los parámetros necesarios para simular un sistema de distribución de un fluido.

MEDINA P., MARIEL C.; PETIT L., DORALY V. “Estudio de los indicadores de gestión del área de envasado de C.A. Cervecería Regional”. La Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. Escuela de Industrial. Trabajo Especial de Grado. Venezuela, Maracaibo, 2006. El propósito de este estudio fue determinar las causas de

24 desviación de los indicadores de gestión más importantes del área de envasado de C.A. Cervecería Regional, con la finalidad de evitar pérdidas de materia prima e insumos, altos costos de operación y mejorar el control de la medición de los mismos. Se analizó la situación actual de cada indicador y se encontró que existen variaciones en los mismos con respecto a la meta propuesta por la gerencia de envasado. Con la elaboración de propuestas se proporcionan las opciones para el mejoramiento y control

OS D A V R E OS RES

de los indicadores de gestión en función a las necesidades y problemas encontrados en el proceso productivo y su medición actual.

DERECH

Esta investigación aporta la información necesaria para la comprensión del proceso de envasado el cual se utilizó para las bases teóricas.

2.2.

BASES TEÓRICAS

2.2.1.

PROCESO DE ENVASADO

2.2.1.1.

Descripción del Proceso de Envasado.

La Cervecería Regional envasa sus productos en botellas de vidrio de 222 ml (Figura 1) en la línea 1 de envasado, en la cual se encuentra el sistema hidráulico de lubricación que se desea optimizar con esta investigación.

Figura 1. Botella de 222 ml

25 El proceso se inicia una vez que se han colocado las estibas con las cajas de botellas vacías en la máquina DEPALETIZADORA (Figura 2), la cual se encarga de tomar camada por camada y colocarlas en los transportadores que las conducen a la DESEMPACADORA (Figura 3), la cual tiene como función extraer las botellas de los casilleros para que sigan a la LAVADORA DE BOTELLAS y a la LAVADORA DE CAJAS (Figuras 4 y 5) respectivamente. Las botellas son las que recorren toda la línea

OS D A V R E OS RES

de producción, mientras que los casilleros al salir de la lavadora de cajas, van directamente a la máquina Empacadora en espera del producto terminado (Medina y Petit; 2006).

DERECH

Figura 2. Depaletizador

Figura 3. Desempacadora

Figura 4. Lavadora de botellas

26 Figura 5. Lavadora de cajas

La Lavadora de Botellas tiene como principio fundamental limpiar y esterilizar las

OS D A V R E ES PRELAVADO, LIMPIEZA PRINCIPAL yR TRATAMIENTO FINAL. El proceso de lavado S O H C E ERun tiempo de ejecución aproximado de 40 minutos (Medina y Petit; Dtiene de las botellas botellas que entran a la misma mediante un proceso que consiste en tres etapas:

2006).

Luego de este proceso, las botellas pasan al área de LLENADO. Antes de entrar a las LLENADORAS (Figura 7), las botellas una a una son verificadas por un INSPECTOR DE VACÍO (Figura 6), el cual identifica si en realidad la botella está libre de cualquier objeto que le quite la propiedad de vacío (Medina y Petit; 2006).

Figura 6. Inspector de vacío

Figura 7. Llenadora

27 Los inspectores de vacío son capaces de detectar la espuma que pueda tener las botellas causada por el lubricante y luego ser descartadas, por esta razón el lubricante debe estar en las dosificaciones correctas.

La botella sigue su recorrido a la tapadora y el sellador. A continuación, las botellas llegan a un segundo inspector llamado INSPECTOR DE NIVEL, el cual verifica

OS D A V R E OS RES

que la botella contenga el nivel específico y tabulado del producto, de no cumplir, un sensor lo reconocerá y emitirá una reacción de rechazo desviando la botella

DERECH

(empujando lateralmente sin romperla) y sacándola de la línea (Medina y Petit; 2006).

Envasada la cerveza entra al PASTEURIZADOR (Figura 8), donde es sometida a temperaturas establecidas con la finalidad de eliminar los microorganismos que pudieran estar presentes, así como también, otorgarle la garantía de durabilidad en el mercado (Medina y Petit; 2006).

Figura 8. Pasteurizador

Al salir del Pasteurizador las botellas son transportadas hacia la EMPACADORA. Las botellas se agrupan en cantidades de treinta y seis (36) y son introducidas en los casilleros para de allí pasar a la PALETIZADORA donde se acomodan nueve (9) cajas por camada y siete (7) camadas por estiba para luego ser trasladas al área de producto terminado o cargada directamente en los camiones si la demanda así lo requiere (Medina y Petit; 2006).

2.2.1.2.

Bandas Transportadoras de Botellas

Para que las botellas puedan ser transportadas adecuadamente a través de todo el proceso de envasado

se utilizan las BANDAS TRANSPORTADORAS DE

BOTELLAS de acero inoxidable, las cuales están compuestas de una rueda dentada

28 motriz, una rueda dentada conducida y un tramo de cadena unido por ambos extremos que engrana sobre las ruedas dentadas. Estas bandas constan de eslabones unidos por pasadores, que permiten asegurar la necesaria flexibilidad de la banda durante el engranaje con las ruedas dentadas.

Algunas de las características que presentan las bandas trasportadoras, son:

OS D A V R E OS RES

•

Posibilidad de cambiar con facilidad su elemento flexible (cadena).

•

Pueden ser un poco ruidosas.

•

Requieren de una lubricación adecuada.

•

Presentan cierta irregularidad del movimiento durante el funcionamiento.

•

Requiere de una precisa alineación durante el montaje y un mantenimiento

DERECH

minucioso.

2.2.2. SISTEMA DE LUBRICACION

El sistema de lubricación de bandas trasportadoras empleado por la Planta de Regional Maracaibo se basa en la adición a presión de una solución acuosa de Jabones y Tenso activos a los puntos de lubricación como son las boquillas de aspersión, el sistema de lubricación emplea agua a presión para proporcionar el agua necesaria para mantener los niveles de lubricación en las líneas de envasado.

Este sistema consiste en una red de tuberías, accesorios para tuberías como codos, válvulas, difurcadores de fluidos, boquillas de aspersión y una bomba que envía el fluido a toda la red. Todo este sistema se encarga de distribuir el lubricante a todas las bandas transportadoras de botellas.

Al comienzo de la red se encuentra la tubería principal de diámetro 2” que provee el agua necesaria para la lubricación, el agua es enviada a la red de distribución por medio de una bomba centrifuga, luego la tubería principal se divide en dos tuberías de

29 diámetro ¾”, en las cuales se colocan las dosificaciones del lubricante para ser diluido en el agua a la concentración requerida. El lubricante es inyectado continuamente por medio de bombas hacia las tuberías.

2.2.3.

SIMULACION COMPUTARIZADA

OS D A V R E OS RES

RECH E D cantidad de recursos

La simulación computarizada ofrece la posibilidad de comprimir el tiempo, esfuerzo y

necesarios para tomar decisiones y recomendar

estrategias.

La simulación computarizada ha sido una de las técnicas disponibles para estudiar varios procesos dentro de la física e ingeniería desde la década de los 40, habiendo constituido uno de los primeros usos de la computadora digital electrónica (Burks and Burks, 1981).

La simulación inicia con la modelación de una parte de la realidad, en la que ocurren procesos o fenómenos que por lo general no pueden ser estudiados por su velocidad, complejidad, por lo costoso de su estudio por vía experimental, etc.

Esta implica, en primera instancia, la construcción de un modelo, que representando lo real, posibilita más fácilmente su estudio. En segundo término, la puesta en funcionamiento del mismo, con lo cual se estudia virtualmente ese proceso o fenómeno, penetrando en su esencialidad. Considerando entonces que el modelo reproduce fielmente las características de la realidad, es posible hacer predicciones, evaluar comportamientos y adquirir conocimientos con relación a la realidad modelada (Sureda, 1986).

30 2.2.4.

SIMULADOR PIPEPHASE 8.1

Se decidió utilizar el simulador PipePhase 8.1 porque esta especialmente diseñado para flujo en tuberías y el sistema hidráulico de lubricación es una red de

OS D A V R E OS RES

tuberías, además, posee la herramienta de introducir los datos de las boquillas de aspersión.

RECH E D Desde 1967, SimSci-Esscor ha sido un líder global en el desarrollo, despliegue y

apoyo de software de simulación de procesos y servicios que abarcan petróleo y gas, refinación, petroquímica, sustancias químicas de especialidad, e industrias energéticas. El simulador PIPEPHASE es una marca registrada de SimSci-Esscor.

PIPEPHASE es un simulador de caudales de flujos muy poderoso, estable y polifásico para predecir presiones, temperaturas e interrupción líquida en pozos, líneas de flujo y sistemas de distribución. Es útil para diseñar nuevos sistemas, supervisar sistemas existentes e impedir o solucionar problemas.

PIPEPHASE modela rigurosamente los fluidos multifásicos en estados continuos en redes de petróleo, gas y sistemas de tubería. Esto ofrece la posibilidad y la flexibilidad para modelar aplicaciones en los límites del análisis de sensibilidad de parámetros claves para un solo componente, así como para instalaciones de muchos componentes en las que se plantea el estudio de un sistema entero. Provee soluciones mediante algoritmos con métodos de solución modernos y un software con técnicas de análisis para crear un diseño de yacimiento petrolífero eficiente y su instrumento de planificación. Con un banco de datos de propiedad físico extenso, y un interfaz de usuario Windows amigable. PIPEPHASE cubre la variedad completa de fluidos encontrados en la industria de petróleo, incluso fase sola o petróleo negro, así como mezclas compuestas. El programa también puede ser aplicado a vapor, a un solo componente o redes de inyección de CO2 (www.simsci-esscor.com, 2007).

31 Para realizar la simulación de una red de flujo, se debe definir el tipo de algoritmo que se utilizará para resolver la simulación; las propiedades del fluido, composicional o no-composicional, la fase o fases en las que se encuentra el fluido; se debe escoger el modelo termodinámico que regirá la simulación; se deben introducir todas las conexiones entre las tuberías de la red; la data obligatoria para las tuberías es: cédula, longitud y diámetro; los datos opcionales son: variación de altura, rugosidad y calor de

OS D A V R E OS RES

transferencia y todos los accesorios de las tuberías incluidas las especificaciones de las boquillas. En la Figura 9 se muestra un ejemplo gráfico de simulación.

DERECH

Figura 9. Ejemplo de simulación usando PIPE PHASE

Fuente: Invensys Systems Inc., (2005)

2.2.5.

LUBRICANTE DE BANDAS TRANSPORTADORAS DE BOTELLAS

El LUBRIMIC 3000 se utiliza para lubricar las cadenas transportadoras de botellas y envases. Además de limpiar las zonas que se encuentran sucias, manteniendo las cadenas brillantes, libres de grasa mecánica y sucio. Es un lubricante

32 que permite que las botellas y los envases se deslicen con facilidad y evita que exista fricción en las cadenas. Es un producto a base de ácidos orgánicos. Es biodégradable y completamente soluble en agua. No es inflamable, ni corrosivo (Wide Tec Laboratory C.A., 2005).

En la Tabla 1 se muestran las propiedades físico-químicas del lubricante para

OS D A V R E OS RES

cadenas transportadoras LUBRIMIC 3000, el cual es empleado en solución acuosa para la lubricación de las bandas transportadoras de botellas de la línea 1 de envasado de la

DERECH

CERVECERIA REGIONAL C.A. planta Maracaibo.

Tabla 1. Propiedades Físico-Químicas del lubricante LUBRIMIC 3000 para cadenas transportadoras.

Propiedades Físico-químicas

Estado físico....................... Color Visual........................ pH........................................ Densidad a 23 ºC................ Solubilidad en agua............

Líquido Amarillo-caramelo 7,5 – 8,5 1,015 – 1,047 g/mL 100% soluble

Fuente: Wide Tec Laboratory C.A. (2005)

33 3.5.

Mapa de variables

S O D A V R E OS RES

Tabla 6. Mapa de variables.

DERECH

Objetivo General: Optimizar el sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de botellas de la línea 1 de la CERVECERÍA REGIONAL planta Maracaibo. Objetivos Específicos

Variable

Examinar las condiciones operacionales de diseño del sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de botellas de la línea 1 de la CERVECERÍA REGIONAL planta Maracaibo.

Condiciones operacionales de diseño.

Definición de la variable Son las condiciones a las cuales funciona el sistema hidráulico en la planta basadas en el diseño original.

Realizar una simulación computarizada de las condiciones operacionales de diseño del sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de botellas de la línea 1 de la CERVECERÍA REGIONAL planta Maracaibo.

Simulación computarizada de las condiciones operacionales de diseño.

Consiste en digitalizar las condiciones operacionales de diseño del sistema hidráulico usando un programa computarizado.

Validar la Simulación con datos de diseño, del sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de botellas de la línea 1 de la CERVECERÍA REGIONAL planta Maracaibo.

Valores obtenidos en la simulación computarizada.

Son los caudales y presiones que reporta el simulador después de correr la simulación.

Presentar las recomendaciones para optimizar el sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de botellas de la línea 1 de la CERVECERÍA REGIONAL planta Maracaibo.

Recomendaciones para optimizar el sistema.

Son las sugerencias que se le hacen a la empresa para que optimice el funcionamiento del sistema.

Indicadores -Presión de entrada al sistema. -Caudal de salida de las boquillas. -Tipo de tubería. -Accesorios de tuberías. -Boquillas de aspersión. -Propiedades del Lubricante.

Técnicas de recolección de datos Observación Directa y Observación Documental

Fases de la investigación Fase1. Búsqueda y recolección de datos operacionales de diseño del Sistema Hidráulico.

-Presión de entrada al sistema. -Caudal de salida de las boquillas. -Tipo de tubería. -Accesorios de tuberías. -Boquillas de aspersión. -Propiedades del Lubricante. -Caudal máximo de entrada al sistema. -Presión de entrada a las boquillas. -Caudales de salida de las boquillas. -Presión y caudal de entrada al sistema.

Observación Directa y Observación Documental

Fase 2. Simulación computarizada del sistema hidráulico basada en las condiciones operacionales de diseño.

Observación Directa

Fase 3. Validación de la simulación con los datos de diseño.

-Presión. -Caudal. -Tipo de tubería. -Accesorios de tuberías. -Boquillas de aspersión.

Observación Directa

Fase 4. Elaboración de recomendaciones para optimizar el sistema hidráulico actual de lubricación.

34 2.3.

DEFINICION DE TERMINOS BASICOS

ACERO : Es una aleación de hierro con 0,02 a 1,50% de carbono (Glosario del Ingeniero Químico, 2005). FLUIDO COMPOSICIONAL : Es una unión hetereogénea u homogénea de

OS D A V R E S Euniformemente R componentes pueden estar o no dispersos y normalmente se pueden S O H C E DER sustancias, la cual no puede ser representada por medio de una formula química. Sus

separar por medios mecánicos o químicos (Glosario del Ingeniero Químico, 2005).

FLUIDO: El concepto de fluido incluye a los líquidos, los gases y los vapores (Glosario del Ingeniero Químico, 2005).

FRICCION: Resistencia o roce en un mecanismo (Larousse, 1984).

CAUDAL: Es la relación entre el volumen de un fluido que se desplaza y el tiempo que tarda en hacerlo (Fernández, 2006).

CONDICIONES OPERACIONALES DE DISEÑO: Se denomina condiciones operacionales de diseño de un proyecto cuando el licenciante efectúa el diseño básico de los procesos y lo entrega al licenciado, con los planos y/o las especificaciones necesarias para construir y operar el proyecto industrial (Glosario

del

Ingeniero

Químico, 2005).

LUBRICANTE: Sustancia que se utiliza para hacer resbaladiza una superficie, disminuyendo las fuerza de fricción (Fernández, 2006).

35 SIMULACION COMPUTARIZADA: Es un montaje de prueba en computadora a escala de los equipos de reacción, de procesamiento y las redes de transporte de fluidos; dicho montaje puede ser una etapa preliminar a la de la elaboración del proceso, o puede hacerse para adecuar uno ya existente (Fernández, 2006).

SISTEMA: Combinación de partes reunidas para obtener un resultado o formar un conjunto (Larousse, 1984).

OS D A V R E OS RES

DERECH

SISTEMA HIDRÁULICO: Es un sistema encargado de desplazar y transportar un fluido a través de una red de tuberías basado en la gravedad terrestre, la presión atmosférica y el impulso de maquinas de bombeo (Fernández, 2006).

PRESION: Relación entre la fuerza ejercida por un fluido sobre una superficie y esta superficie (Larousse, 1984). TRANSFERENCIA DE CALOR: La transmisión de la energía térmica de un cuerpo a otro se realiza gracias a la diferencia de temperatura que existe entre ellos. Dicha transmisión se puede realizar mediante tres mecanismos: la convección o la radiación (Glosario del Ingeniero Químico, 2005).

TUBERIA: Pieza cilíndrica hueca (Larousse, 1984).

conducción, la

36

CAPITULO III MARCO METODOLOGICO

OS D A V R E S la tesis. Erealizar R procedimientos que fueron empleados para S O H DEREC

Este capítulo abarca el diseño de la investigación, las técnicas y los

3.1.

TIPO DE INVESTIGACION

Según Tamayo (año 1987, Pág. 33) basándonos en el nivel de estudio, la investigación es de tipo descriptiva; ya que consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento.

Para Tamayo (año 1987, Pág. 36) dentro de los diferentes tipos de estudio descriptivos, esta investigación pudo ser catalogada como “estudio predictivo”, pretendiendo así proyectar la realidad de un presente hacia un futuro. “Si sucede esto posiblemente ocurra aquello”.

También, Hernández Fernández,

(año 1998, Pág. 60) expresa que toda

investigación descriptiva “busca especificar las propiedades importantes de personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno que sea sometido a análisis; miden o evalúan diversos aspectos, dimensiones o componentes del fenómeno por investigar. Desde el punto de vista científico describir es medir, esto es, en un estudio descriptivo se selecciona una serie de variables y se mide cada una de ellas independientemente, para así (válgase la redundancia) describir lo que se investiga”.

En este estudio se buscó simular la red de distribución del lubricante de las bandas transportadoras, la cual debe mantener el control sobre la cantidad y concentración de la solución lubricante hacia el sistema de transporte de botellas, y

37 basándose en los requerimientos de la empresa, donde, el consumo del lubricante no debe ser superior a 40gr por hectolitro de cerveza.

3.2.

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

OS D A V R E ES los datos de interés se recogen en R S investigación como “métodos a emplear cuando O H EREC forma directaD de la realidad mediante el trabajo del investigado, y son usualmente De acuerdo con Sabino (año 1992, Pág. 89) se define el diseño de la

llamados primarios debido a que son datos de primera mano, originales, producto de la investigación en curso, sin intermediación de ninguna naturaleza”.

Las investigaciones de campo se basan en la información recabada directamente de la realidad. De acuerdo con lo expresado por Sabino (año 2000, Pág. 112) este tipo de investigación se encarga de ofrecer al investigador las condiciones reales en las que se han recabado los datos, permitiendo ser revisados o modificados en caso de incertidumbre respecto a su calidad; lo cual garantiza una mayor confiabilidad de la información.

Según lo explicado por Arias (año 1997, Pág. 50); esta investigación es de campo, pues consiste en la obtención, recolección y análisis de datos provenientes de materiales impresos, observaciones de campo y otros tipos de documentos, sacados directamente de la realidad donde ocurren los hechos; esto se puso en practica durante la investigación debido a que se recogieron los datos en campo del tipo, longitud, diámetro y accesorios para las tuberías; así mismo, los tipos de boquillas, su ubicación y los caudales que salen por estas; se revisaron los datos de diseño de las boquillas, se midieron las propiedades de transporte del fluido y se busco el material bibliográfico que apoyara la información recabada.

38 3.3.

TÉCNICA DE RECOLECCIÓN DE DATOS

Tal como lo define Risquez y col. (año 1999, Pág. 56); las técnicas e instrumentos de recolección de datos son herramientas utilizadas para facilitar la recolección y el análisis de los hechos observados.

OS D A V R E OS RES

La técnica de recolección de datos a utilizar mediante el proceso de investigación es la observación, en sus dos modalidades la observación directa y la observación

RECH E D en la simulación del sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de documental, a través de estas técnicas se desean encontrar los factores que intervienen

botellas en la línea 1 envasado de la CERVECERIA REGIONAL planta Maracaibo.

3.3.1.

OBSERVACIÓN DOCUMENTAL O BIBLIOGRÁFICA

Según De Prieto (año 1992, p.102), en la mayoría de las investigaciones se debe recurrir y apoyarse en la técnica de observación documental o bibliográfica.

De acuerdo a Bernal (año 2000, Pág. 173); el análisis de documentos es una técnica que tiene como finalidad analizar el material impreso y por lo general se usa para crear el marco teórico del estudio. Además, para una investigación de calidad, se sugiere utilizar dos técnicas de recolección de información, con el propósito de complementar los datos.

Mediante esta técnica se elaboró el marco teórico y además contribuyó con el desarrollo de los objetivos planteados en esta investigación, ya que se empleo en la documentación para recabar la información de diseño de las boquillas de aspersión.

39 3.3.2.

OBSERVACIÓN DIRECTA

Según Bernal (año 2000, Pág. 173); la observación directa es ampliamente creíble, ya que permite obtener información directa y confiable, siempre que se haga a través de un mecanismo confiable y sistematizado.

OS D A V R E OS RES

Para Razo (año 1998, Pág. 215); la observación directa es la inspección que se hace directamente a un fenómeno dentro del medio en que se presenta a fin de

RECH E D de este campo. En estos casos el observador entra en contacto directo con el fenómeno contemplar todos los aspectos inherentes a su comportamiento y características dentro

observado, pudiendo permanecer aislado o participar en él.

En la presente investigación se observó directamente el sistema hidráulico en planta, para evaluar todas las variables.

3.4.

FASES DE LA INVESTIGACIÓN

En esta parte se describen las diferentes fases o etapas que se llevaron a cabo durante la investigación para cumplir cada uno de los objetivos específicos, logrando finalmente solucionar el problema planteado.

3.4.1.

Fase 1. Búsqueda y recolección de datos operacionales de diseño

del Sistema Hidráulico

Esta fase consistió en la obtención de toda la información bibliográfica concerniente a los sistemas hidráulicos y a las simulaciones computarizadas, tales como textos, enciclopedias, internet, manuales y tesis antecedentes que permitieron tener las nociones necesarias para la elaboración del marco teórico. Además, se recabaron los datos operacionales del sistema hidráulico.

40 La recolección de los datos operacionales del sistema hidráulico se dividió en tres etapas:

3.4.1.1.

Medición de las propiedades físicas del fluido lubricante:

OS D A V R E ES entre un 99% y 99,5% de agua, se R Debido a que el fluido lubricante contiene S O H DEREC •

Densidad:

decidió trabajar con la densidad del agua pura, ésto se hizo para efectos de simplificar

la simulación, debido a que éste programa computarizado posee la opción de trabajar la densidad del agua como parámetro predeterminado. •

Viscosidad:

Esta es una de las propiedades de transporte más importantes de los fluidos, se decidió compararla con la viscosidad del agua, para esto se utilizó una pipeta volumétrica de 10 ml, primeramente se utilizó 10 ml de agua destilada y se midió con un cronómetro el tiempo que tardaba el volumen de agua en escurrirse totalmente de la pipeta; seguidamente, se realizó la misma operación con la mezcla lubricante al 1% de concentración. •

Temperatura del fluido en el sistema hidráulico:

Se midió con un termómetro la temperatura en campo a la que se encuentra el fluido lubricante a la entrada del sistema hidráulico. •

Capacidad Calorífica:

Debido a que el fluido siempre se presentó en una sola fase y que el fluido lubricante era 99%-99,5% agua, se decidió trabajar con la capacidad calorífica del agua a la temperatura de operación del fluido lubricante mostrada en la Tabla 2.

41 Tabla 2. Tabla de capacidades caloríficas.

Sustancia

cp J.g−1.K−1

Fase gas (100 °C)

2,080

OS D A V R E OS RES

Agua

DERECH

líquido (25 °C)

4,1813

sólido(0 °C)

2,114

Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page

3.4.1.2.

Recolección

en

campo

de

toda

la

información

correspondiente al sistema hidráulico:

3.4.1.2.1.

Creación del diagrama de flujo del sistema

hidráulico:

Se elaboró el diagrama de flujo (Figura 17), donde se especifica la alimentación, las conexiones, los empalmes y las salidas debidamente codificadas de todo el sistema hidráulico.

3.4.1.2.2.

Identificación

de

longitud,

diámetro

nominal,

variación de altura y cédula de las tuberías, tamaño y tipo de accesorios:

Se midieron las longitudes de las tuberías, se anotaron los diámetros nominales se midieron las variaciones de alturas y se verificaron las cédulas, a su vez, se recabó toda la información referente a los tipos de codos, te y válvulas utilizados en el sistema.

3.4.1.2.3.

42 Caudales que salen por cada una de las boquillas

del sistema hidráulico:

Se procedió a medir con un cronómetro y un cilindro graduado de 50 ml el tiempo en segundos que tardaba el fluido lubricante en alcanzar dicho volumen, para cada una de las 204 boquillas del sistema. Luego, se sumaron todos los caudales para conocer el

OS D A V R E OS RES

caudal total que estaba manejando el sistema hidráulico con la finalidad de compararlo con el caudal total dado por la simulación y con el caudal máximo permitido al sistema.

DERECH

También, se verificó la existencia de taponamiento en las boquillas.

3.4.1.2.4.

Presión de entrada del fluido al sistema hidráulico:

Se leyó directamente del manómetro que se encuentra a la entrada del sistema.

3.4.1.2.5.

Tipo de boquillas y ubicación en el sistema:

Se verificaron los códigos del fabricante que aparecen en las boquillas para identificar los diámetros de entrada y salida de los tres tipos de boquillas, además de su respectiva ubicación en el sistema la cual se muestra en el diagrama de flujo (Figura 17). También, se calcularon las caídas de presión causadas por las boquillas con la finalidad de obtener el coeficiente de flujo que se debe introducir en los datos de las boquillas que pide el simulador, para este cálculo se utilizó la formula para estimar caídas de presión a través de accesorios para líneas de flujo tomada de la Engineer’s Guide to Spray Technology de los fabricantes de las boquillas Spraying Systems Co.

La Tabla 3 muestra los códigos del fabricante y los diámetros de salida de las boquillas.

43 Tabla 3. Diámetros de las boquillas según los códigos del fabricante.

CODIGO DE FABRICA DE LA BOQUILLA 6501 400050 500033

DIAMETRO DE SALIDA (m) 0,00066 0.00046 0.00038

OS D A V R E OS RES

Fuente: Spraying Systems Co. (2005)

DERECH 3.4.1.3.

Cálculo del caudal máximo de fluido lubricante permitido en

el sistema hidráulico de lubricación:

Basado en el parámetro dado por la empresa CERVECERIA REGIONAL C.A, de un máximo de consumo de lubricante de

40g de lubricante concentrado por cada

hectolitro de cerveza producido, se calculó el caudal máximo permisible que debe manejar el sistema hidráulico.

3.4.2.

Fase 2. Simulación computarizada del sistema hidráulico basada

en las condiciones operacionales de diseño

3.4.2.1.

Desarrollo de la Simulación Computarizada

Se procedió a elaborar la simulación computarizada usando el programa PIPEPHASE 8.1 creado por SimSci-Esscor. Para esto se introdujeron los datos obtenidos en la fase 1 de la investigación, mediante los siguientes pasos: 3.4.2.1.1.

Selección del tipo de simulación:

En la Figura 10 se observa la ventana donde se seleccionó el tipo de simulación en el programa.

44 Figura 10. Ventana de selección del tipo de simulación.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007) 3.4.2.1.2.

Selección del tipo de fluido:

En la Figura 11 se observa la ventana donde se seleccionó el tipo de fluido en el programa: Figura 11. Ventana de selección del tipo de fluido.

Fuente: Fernández (2007)

45 3.4.2.1.3.

Selección de las unidades de medida:

En la Figura 12 se observa la ventana donde se seleccionaron las unidades de medida. Figura 12. Ventana de selección de las unidades de medida.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

3.4.2.1.4.

Introducción de los datos de las propiedades

físicas del fluido lubricante:

En la Figura 13 se observa la ventana donde se introdujeron estos datos. Figura 13. Ventana para introducir los datos de las propiedades físicas del fluido lubricante.

Fuente: Fernández (2007)

46 3.4.2.1.5.

Introducción

de

la

información

del

sistema

hidráulico obtenida en la parte 2 de la fase 1 de la investigación en el programa de simulación:

Siguiendo el diagrama de flujo (Figura 17), se realizó la simulación en 17 partes o

OS D A V R E OS RES

simulaciones parciales para simplificar los cálculos al programa PIPEPHASE 8.1 y para evitar posibles errores. En sistema hidráulico se dividió en 17 partes que consisten en

RECH E D lubricante al sistema

los 16 ramales que posee el sistema hidráulico y una última parte que abarcó la entrada del fluido

y las soluciones parciales obtenidas en las 16

simulaciones anteriores.

Así, se colocaron los datos de la alimentación como se muestra en la Figura 14, tales como presión de entrada, temperatura del fluido y caudal máximo, luego se fueron colocando cada una de las conexiones introduciendo los datos de las tuberías, accesorios para tuberías y boquillas recolectados en la fase 1 (Figura 15), además se colocaron los empalmes correspondientes y finalmente se colocaron las salidas con sus respectivos datos de caudal y presión obtenidos anteriormente (Figura 16), para las presiones de salida de las boquillas se utilizó la presión manométrica igual a cero psig, para así indicarle al simulador que el fluido lubricante que sale de las boquillas va hacia la atmósfera.

Al simulador se le colocaron los valores de las presiones atmosféricas como fijos y los caudales como estimados, para que el simulador aportara los caudales y la presión de entrada y caudal total en las simulaciones parciales.

En la décimo séptima simulación se colocó el caudal máximo de operación del sistema hidráulico en la alimentación, así como también los caudales de salida de las soluciones parciales de las simulaciones anteriores como datos fijos, y la presión de entrada al sistema hidráulico junto con todas las demás presiones se colocaron como datos estimados.

47 Figura 14. Ventana para introducir los datos en la alimentación del flujo en el sistema para la simulación.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

Figura 15. Ventana para introducir los datos de las tuberías y accesorios para tuberías en cada una de las conexiones.

Fuente: Fernández (2007)

48 Figura 16. Ventana para introducir los datos de las salidas del sistema hidráulico

con

sus

respectivos

datos

de

caudal

y

presión

obtenidos

anteriormente.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

3.4.2.1.6.

Corrida de la simulación:

Una vez introducidos todos los datos operacionales de diseño se procedió a correr las simulaciones parciales para obtener los valores de los caudales de salida de las boquillas y las presiones de entrada a las boquillas; también, se sumaron todos los caudales de salida por las boquillas calculados por el simulador.

3.4.3.

Fase 3. Validación de la simulación con los datos de diseño

Una vez elaborado el modelo de simulación se procedió a validar los resultados con un criterio externo, en este caso los parámetros de diseño de las boquillas. Cuanta más relación exista entre ambos criterios mayor validez tendrá la simulación. Así, se compararon los caudales de salida de las boquillas y las presiones de entrada a las

49 boquillas obtenidas en la simulación con los datos de diseño de los fabricantes de las mismas. Luego de calcular las desviaciones parciales, se realizó un promedio para obtener uns validación general del sistema. El máximo porcentaje de desviación total aceptado para validar la simulación del sistema fue de 10%.

En la Tabla 4 se observan los datos de diseño de los tres tipos de boquillas

OS D A V R E OS RES

utilizadas en el sistema hidráulico. Además, se comparó la sumatoria de los caudales que salen por las 204 boquillas medidos en campo con la sumatoria de los caudales

DERECH

calculados por la simulación.

Tabla 4. Datos de diseño de las boquillas utilizadas en el sistema hidráulico donde aparece la presión de entrada a la boquilla y su respectivo caudal. CAUDALES (m3/h) CÓDIGO

100

200

300

400

500

600

700

1000

2000

3500

BOQUILLAS

(KPa)

(KPa)

(KPa)

(KPa)

(KPa)

(KPa)

(KPa)

(KPa)

(KPa)

(KPa)

6501

0,0138

0,0192

0,0234

0,0276

0,0306

0,0336

0,036

0,0432

0,06

0,078

400050

-

0,0096

0,012

0,0138

0,015

0,0168

0,018

0,0216

0,0306

0,0402

500033

-

0,0066

0,0078

0,009

0,0102

0,0108

0,012

0,0144

0,0204

0,0264

Fuente: Spraying Systems Co. (2005)

En la Tabla 5 se muestran los ángulos de aspersión de diseño de las boquillas, para las presiones de diseño del sistema hidráulico de lubricación. Tabla 5. Ángulos de aspersión de las boquillas a las presiones de diseño.

CODIGO BOQUILLAS

ANGULO DE ASPERSION

6501

65º

400050

40º

500033

50º

Fuente: Spraying Systems Co. (2005)

50 Luego de verificada la capacidad del modelo en reproducir los datos de diseño del sistema se procedió a obtener la presión máxima dada por el simulador para que el sistema hidráulico no exceda el caudal máximo de diseño calculado anteriormente.

3.4.4. Fase 4. Elaboración de recomendaciones para optimizar el sistema

OS D A V R E OS RES

hidráulico actual de lubricación

RECH E D y así, alcanzar la presión adecuada que permitirá mantener el caudal óptimo en cada

En esta fase se evalúan y aportan las recomendaciones para mejorar el sistema,

una de las boquillas. Además de recomendar todos los cambios a los aspectos importantes donde se haya detectado fallas, los cuales servirán para optimizar todo el sistema hidráulico.

51

CAPITULO IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

OS D A V R E Sla Cervecería Regional, de acuerdo con Ede R transportadoras de la línea uno de envasado S O H EREClos resultados en cada fase de la investigación fueron los los objetivosD planteados Se realizó la simulación del sistema hidráulico de lubricación de las bandas

siguientes:

4.1.

Fase 1.

Búsqueda y captación de datos operacionales del Sistema

Hidráulico

4.1.1.

Propiedades del fluido lubricante: •

Densidad: 1000 Kg./m3

•

Viscosidad: 0.001050 Pa-sec

Se demostró que los tiempos que tardan ambos fluidos en desplazarse fuera de la pipeta son los mismos tanto para la mezcla lubricante como para el agua, los tiempos fueron de 10 seg, por lo tanto se utilizó la misma viscosidad que posee el agua a la temperatura de operación tomada en campo, la viscosidad del agua a presión atmosférica es igual a 0.001050 Pa-sec (Perry, 2000).

•

Temperatura del fluido en el sistema hidráulico: 293.15 K

•

Capacidad Calorífica: 4.1813 KJ/Kg-C

4.1.2.

52 Recolección en campo de la información correspondiente al

sistema hidráulico necesaria para la instalación de la simulación computarizada:

Para hacer posible este estudio fue necesario un levantamiento de las tuberías y todos los elementos del sistema hidráulico:

OS D A V R E OS RES

DERECH

4.1.2.1.

Creación del diagrama de flujo del sistema hidráulico:

Para el desarrollo de la simulación fue necesaria la elaboración del diagrama de flujo del sistema hidráulico (Figura 17), donde se especifica la entrada del fluido al sistema con una figura cuadrada y de color azul, las conexiones que unen la red representados por líneas de color azul, los empalmes que bifurcan las conexiones representados por círculos de color verde y las salidas del fluido del sistema hidráulico, representadas por triángulos de tres colores diferentes, uno para cada tipo de boquilla, rojo para las boquillas código 6501, amarillo para las boquillas código 400050 y morado para las boquillas código 500033.

53 Figura 17. Diagrama de Flujo del Sistema Hidráulico de Lubricación.

S O D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

4.1.2.2.

54 Identificación de longitud, diámetro nominal, variación de

altura y cédula de las tuberías, tamaño y tipo de accesorios:

En el Anexo 1 se muestran las longitudes, diámetros nominales y variaciones de alturas de las tuberías, también tipo de accesorios utilizados en el sistema hidráulico los cuales fueron recabados en campo, esta información se codificó de acuerdo al

OS D A V R E OS RES

diagrama de flujo del sistema (Figura 17).

RECH E D utilizó la rugosidad específica que posee por defecto el programa de simulación la cual

También se observó que todas las tuberías y los accesorios son cédula 40 y se

es de 0,0457mm y todos los elementos fabricados en acero; la variación de altura se colocó positiva si la dirección del flujo es hacia abajo y negativa si es hacia arriba.

4.1.2.3.

Caudales que salen por cada una de las boquillas del

sistema hidráulico:

Se observó taponamiento en algunas boquillas, las cuales fueron destapadas para posteriormente medir su caudal.

En la Tabla 7 se presentan los caudales obtenidos en la medición efectuada en las boquillas del sistema hidráulico de lubricación.

La sumatoria de los caudales medidos en campo de la Tabla 7 dio como resultado un caudal total de entrada al sistema hidráulico de 1,78 m3/h.

4.1.2.4.

Presión manométrica de entrada del fluido al sistema

hidráulico:

Se observó que la presión manométrica de entrada al sistema hidráulico de lubricación fluctúa entre 68,95 KPa y 206,84 KPa.

55 Tabla 7. Caudales de cada una de las boquillas medidos en campo. CODIGO DE BOQUILLAS D001 D002 D003 D004 D005 D006 D007 D008 D009 D010 D011 D012 D013 D014 D015 D016 D017 D018 D019 D020 D021 D022 D023 D024 D025 D026 D027 D028 D029 D030 D031 D032 D033 D034 D035 D036 D037 D038 D039 D040 D041 D042 D043 D044 D045 D046 D047 D048 D049 D050 D051 D052 D053 D054 D055 D056 D057 D058 D059 D060 D061 D062 D063 D064 D065 D066 D067 D068

CAUDAL (m3/h) 0,014 0,0090 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,014 0,017 0,012 0,016 0,012 0,014 0,011 0,010 0,0099 0,0162 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,0090 0,013 0,012 0,012 0,012 0,012 0,0081

CODIGO DE BOQUILLAS D069 D070 D071 D072 D073 D074 D075 D076 D077 D078 D079 D080 D081 D082 D083 D084 D085 D086 D087 D088 D089 D090 D091 D092 D093 D094 D095 D096 D097 D098 D099 D100 D101 D102 D103 D104 D105 D106 D107 D108 D109 D110 D111 D112 D113 D114 D115 D116 D117 D118 D119 D120 D121 D122 D123 D124 D125 D126 D127 D128 D129 D130 D131 D132 D133 D134 D135 D136

CAUDAL (m3/h) 0,011 0,0054 0,012 0,0078 0,016 0,0099 0,013 0,0088 0,0088 0,0088 0,012 0,0088 0,026 0,0088 0,017 0,0099 0,015 0,0077 0,012 0,0086 0,0046 0,0046 0,0084 0,0050 0,018 0,0090 0,0093 0,0099 0,0099 0,0088 0,0088 0,0088 0,011 0,0063 0,0059 0,015 0,018 0,0072 0,0061 0,010 0,0062 0,0086 0,0045 0,0084 0,012 0,0078 0,0078 0,0072 0,0064 0,011 0,0058 0,0062 0,0068 0,0077 0,0082 0,0072 0,0072 0,0090 0,015 0,0078 0,0054 0,0036 0,0057 0,0041 0,0036 0,0051 0,0036 0,0036

CODIGO DE BOQUILLAS D137 D138 D139 D140 D141 D142 D143 D144 D145 D146 D147 D148 D149 D150 D151 D152 D153 D154 D155 D156 D157 D158 D159 D160 D161 D162 D163 D164 D165 D166 D167 D168 D169 D170 D171 D172 D173 D174 D175 D176 D177 D178 D179 D180 D181 D182 D183 D184 D185 D186 D187 D188 D189 D190 D191 D192 D193 D194 D195 D196 D197 D198 D199 D200 D201 D202 D203 D204

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

CAUDAL (m3/h) 0,0088 0,0072 0,0086 0,0059 0,0046 0,0067 0,0067 0,0082 0,0072 0,0072 0,0062 0,0051 0,0062 0,0046 0,0082 0,0082 0,0050 0,0050 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0059 0,0068 0,0072 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0065 0,0088 0,0056 0,0075 0,0051 0,0082 0,0078 0,0046 0,0072 0,0067 0,0082 0,0065 0,0063 0,0059 0,0054 0,0065 0,0072 0,0077 0,0098 0,0063 0,0054 0,0042 0,0050 0,0054 0,0054 0,011 0,0056 0,0078 0,0093 0,0093 0,0093 0,0063 0,0063

56 4.1.2.5.

Tipo de boquillas y ubicación en el sistema:

Se verificaron los códigos de fábrica de las boquillas del sistema hidráulico en campo, para determinar sus diámetros de salida según la Tabla 3 y poder introducir esa información al simulador. La Tabla 8 muestra los códigos de las boquillas del sistema hidráulico dados en el diagrama de flujo con sus respectivos códigos del fabricante.

OS D A V R E E1.SEl coeficiente de flujo para cada tipo de R las boquillas se encuentran en O el Apéndice S H DEREC Los cálculos de las caídas de presión y la obtención del coeficiente de flujo para

boquilla se expone en la Tabla 9.

4.1.3.

Cálculo del caudal máximo de fluido lubricante permitido en el

sistema hidráulico de lubricación:

Para calcular el caudal máximo de fluido lubricante permitido por la CERVECERIA REGIONAL C.A, se realizaron los cálculos que se encuentran en el Apéndice 2. El caudal máximo que se obtuvo fue de 1,8 m3/h.

4.2.

Fase 2. Simulación computarizada del sistema hidráulico basada en las

condiciones operacionales de diseño

4.2.1.

Tipo de Simulación:

El tipo de simulación que se seleccionó es “Network Model”.

4.2.2.

Selección del Tipo de Fluido:

Se seleccionó el tipo de fluido “Liquid”.

57 Tabla 8. Identificación de los códigos del fabricante para cada una de las boquillas del sistema hidráulico. CODIGO DE BOQUILLAS D001 D002 D003 D004 D005 D006 D007 D008 D009 D010 D011 D012 D013 D014 D015 D016 D017 D018 D019 D020 D021 D022 D023 D024 D025 D026 D027 D028 D029 D030 D031 D032 D033 D034 D035 D036 D037 D038 D039 D040 D041 D042 D043 D044 D045 D046 D047 D048 D049 D050 D051 D052 D053 D054 D055 D056 D057 D058 D059 D060 D061 D062 D063 D064 D065 D066 D067 D068

CODIGO DE FABRICA 400050 400050 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 400050 400050 400050 400050 400050 400050 6501 400050 400050 400050 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 6501 400050 400050 400050 400050 400050 500033

CODIGO DE BOQUILLAS D069 D070 D071 D072 D073 D074 D075 D076 D077 D078 D079 D080 D081 D082 D083 D084 D085 D086 D087 D088 D089 D090 D091 D092 D093 D094 D095 D096 D097 D098 D099 D100 D101 D102 D103 D104 D105 D106 D107 D108 D109 D110 D111 D112 D113 D114 D115 D116 D117 D118 D119 D120 D121 D122 D123 D124 D125 D126 D127 D128 D129 D130 D131 D132 D133 D134 D135 D136

CODIGO DE FABRICA 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 6501 400050 400050 400050 500033 500033 400050 400050 400050 400050 400050 400050 6501 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 6501 500033 6501 6501 6501 500033 500033 400050 400050 400050 400050 500033 500033 500033 500033 500033 500033 400050 500033 500033 500033 400050 400050 400050 400050 400050 500033 500033 500033 500033 500033 500033 500033 500033 500033 500033

CODIGO DE BOQUILLAS D137 D138 D139 D140 D141 D142 D143 D144 D145 D146 D147 D148 D149 D150 D151 D152 D153 D154 D155 D156 D157 D158 D159 D160 D161 D162 D163 D164 D165 D166 D167 D168 D169 D170 D171 D172 D173 D174 D175 D176 D177 D178 D179 D180 D181 D182 D183 D184 D185 D186 D187 D188 D189 D190 D191 D192 D193 D194 D195 D196 D197 D198 D199 D200 D201 D202 D203 D204

DERECH

OS D A V R E OS RES

Fuente: Fernández (2007)

CODIGO DE FABRICA 400050 400050 400050 500033 500033 500033 500033 400050 400050 400050 400050 500033 500033 500033 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050 500033 500033 500033 400050 6501 400050 400050 400050 400050 400050 400050 500033 400050 400050 500033 500033 500033 500033 500033 500033 500033 500033 500033 500033 400050 500033 500033 400050 400050 400050 500033 500033 500033 500033 500033 500033 6501 400050 400050 400050 400050 400050 400050 400050

58 Tabla 9. Coeficientes de flujo para cada tipo de boquilla usada en el sistema hidráulico.

CODIGO DE FABRICA DE LA BOQUILLA 6501

COEFICIENTE DE FLUJO 0,98

400050

0,98

OS D A V R E OS RES

500033

0,98

DERECHFuente: Fernández (2007) 4.2.3.

Selección de las unidades de medida:

Se seleccionó el (SI) Sistema Internacional.

4.2.4.

Introducción de los datos de las propiedades físicas del fluido

lubricante:

Se introdujeron los datos de las propiedades físicas del fluido lubricante presentadas en la fase 1 de la investigación.

4.2.5.

Introducción de la información del sistema hidráulico obtenida en la

parte 2 de la fase 1 de la investigación en el programa de simulación:

Se crearon las 17 partes de la simulación basándose en los datos operacionales de diseño recabados en la fase uno de la investigación y siguiendo el diagrama de flujo del proceso.

En la Figura 18 se muestra la primera parte del sistema hidráulico de lubricación que fue simulada, la misma se encarga de lubricar las bandas transportadoras de

59 botellas del área de ENTRADA A LA LAVADORA DE BOTELLAS, ésta corresponde a las boquillas desde la D001 hasta la D062. Figura 18. Primera parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la lavadora.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

En la Figura 19 se observa la segunda parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de ENTRADA DE LA LLENADORA, y corresponde a las boquillas desde la D063 hasta la D075. Figura 19. Segunda parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la llenadora.

Fuente: Fernández (2007)

60 En la Figura 20 se observa la tercera parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de SALIDA DEL INSPECTOR DE VACÍO, y corresponde a las boquillas desde la D076 hasta la D084. Figura 20. Tercera parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida del inspector de vacío.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

En la Figura 21 se observa la cuarta parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de SALIDA DE LA LAVADORA Y ENTRADA AL INSPECTOR DE VACÍO, y corresponde a las boquillas desde la D085 hasta la D105. Figura 21. Cuarta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida de la lavadora y entrada al inspector de vacío.

Fuente: Fernández (2007)

61 En la Figura 22 se observa la quinta parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de SALIDA DE LA LLENADORA Y ENTRADA AL PASTEURIZADOR, y corresponde a las boquillas desde la D106 hasta la D117. Figura 22. Quinta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida de la llenadora y entrada al pasteurizador.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

En la Figura 23 se observa la sexta parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de SALIDA DEL PASTEURIZADOR, y corresponde a las boquillas desde la D118 hasta la D136. Figura 23. Sexta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida inicial del pasteurizador.

Fuente: Fernández (2007)

62 En la Figura 24 se observa la séptima parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de SALIDA DEL PASTEURIZADOR, y corresponde a las boquillas desde la D144 hasta la D154. Figura 24. Séptima parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida de la parte alta del pasteurizador.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

En la Figura 25 se observa la octava parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de ENTRADA DEL PASTEURIZADOR, LA ENTRADA AL INSPECTOR DE NIVEL Y SALIDA DE LA LLENADORA y corresponde a las boquillas desde la D186 hasta la D204. Figura 25. Octava parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de salida de la parte alta del pasteurizador inspector de nivel.

Fuente: Fernández (2007)

y entrada al

63 En la Figura 26 se observa la novena parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de ENTRADA A LA EMPACADORA, y corresponde a las boquillas desde la D180 hasta la D185. Figura 26. Novena parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de la entrada a la empacadora.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

En la Figura 27 se observa la décima parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de ENTRADA A LA EMPACADORA, y corresponde a las boquillas desde la D174 hasta la D179. Figura 27. Décima parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de la entrada a la empacadora.

Fuente: Fernández (2007)

64 En la Figura 28 se observa la décima primera parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de SALIDA DEL PASTEURIZADOR, y corresponde a las boquillas desde la D140 hasta la D143. Figura 28. Décima primera parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de la salida del pasteurizador.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

En la Figura 29 se observa la décima segunda parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de ENTRADA A LA EMPACADORA, y corresponde a las boquillas desde la D169 hasta la D171. Figura 29. Décima segunda parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la empacadora.

Fuente: Fernández (2007)

65 En la Figura 30 se observa la décima tercera parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de ENTRADA A LA EMPACADORA, y corresponde a las boquillas desde la D166 hasta la D168. Figura 30. Décima tercera parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la empacadora.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

En la Figura 31 se observa la décima cuarta parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de ENTRADA A LA EMPACADORA, y corresponde a las boquillas desde la D161 hasta la D163. Figura 31. Décima cuarta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la empacadora.

Fuente: Fernández (2007)

66 En la Figura 32 se observa la décima quinta parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de ENTRADA A LA EMPACADORA, y corresponde a las boquillas desde la D155 hasta la D157. Figura 32. Décima quinta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la empacadora.

OS D A V R E OS RES

DERECH

Fuente: Fernández (2007)

En la Figura 33 se observa la décima sexta parte del sistema hidráulico simulada, ésta se encarga de lubricar el área de ENTRADA A LA EMPACADORA, y corresponde a las boquillas desde la D158 hasta la D160. Figura 33. Décima sexta parte de la simulación del sistema hidráulico de lubricación, área de entrada a la empacadora.

Fuente: Fernández (2007)

67 En la Figura 34 se observa la décima séptima parte del sistema hidráulico simulada, en ésta se colocó la entrada principal de fluido lubricante al sistema, los datos obtenidos de caudal y presión de las simulaciones parciales anteriores y los datos de las boquillas D137, D138, D139, D164, D165, D172 y D173. Figura 34. Décima séptima parte del sistema hidráulico simulada.

OS D A V R E OS RES

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Fuente: Fernández (2007)

4.2.6.

Corrida de la Simulación:

Se corrieron las simulaciones parciales para obtener los valores de los caudales de salida de las boquillas, las presiones de entrada a las boquillas y la presión de entrada al sistema hidráulico.

En la Tabla 10 se muestran los resultados de los caudales de las 204 boquillas reportados por el simulador.

La sumatoria de los caudales aportados por el simulador de la Tabla 8 dio como resultado un caudal total de entrada al sistema hidráulico de 1,68 m3/h.

En la Tabla 11 se muestran los resultados de las 104 presiones a la entrada de las boquillas aportadas por las simulaciones que se tomaron en cuenta para la validación de las simulaciones.

68 Tabla 10. Resultados de los caudales de cada una de las boquillas aportados por el simulador. CODIGO DE BOQUILLAS D001 D002 D003 D004 D005 D006 D007 D008 D009 D010 D011 D012 D013 D014 D015 D016 D017 D018 D019 D020 D021 D022 D023 D024 D025 D026 D027 D028 D029 D030 D031 D032 D033 D034 D035 D036 D037 D038 D039 D040 D041 D042 D043 D044 D045 D046 D047 D048 D049 D050 D051 D052 D053 D054 D055 D056 D057 D058 D059 D060 D061 D062 D063 D064 D065 D066 D067 D068

CAUDAL (m3/h) 0,0049 0,0049 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,0047 0,0047 0,0047 0,0046 0,0046 0,0046 0,0094 0,0046 0,0046 0,0046 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0041 0,0041 0,0041 0,0041 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,0075

CODIGO DE BOQUILLAS D069 D070 D071 D072 D073 D074 D075 D076 D077 D078 D079 D080 D081 D082 D083 D084 D085 D086 D087 D088 D089 D090 D091 D092 D093 D094 D095 D096 D097 D098 D099 D100 D101 D102 D103 D104 D105 D106 D107 D108 D109 D110 D111 D112 D113 D114 D115 D116 D117 D118 D119 D120 D121 D122 D123 D124 D125 D126 D127 D128 D129 D130 D131 D132 D133 D134 D135 D136

CAUDAL (m3/h) 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,0099 0,0099 0,0099 0,0099 0,0099 0,0099 0,0099 0,0099 0,0099 0,0059 0,0059 0,0087 0,0088 0,0088 0,0088 0,0088 0,0088 0,018 0,0086 0,0086 0,0087 0,0087 0,0087 0,0087 0,0087 0,018 0,0059 0,018 0,018 0,018 0,0068 0,0068 0,01 0,01 0,01 0,01 0,0069 0,0069 0,0069 0,0069 0,0069 0,0069 0,006 0,0041 0,0041 0,0041 0,0061 0,0062 0,0062 0,0062 0,0062 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,0036 0,0036 0,0036 0,0036 0,0036

CODIGO DE BOQUILLAS D137 D138 D139 D140 D141 D142 D143 D144 D145 D146 D147 D148 D149 D150 D151 D152 D153 D154 D155 D156 D157 D158 D159 D160 D161 D162 D163 D164 D165 D166 D167 D168 D169 D170 D171 D172 D173 D174 D175 D176 D177 D178 D179 D180 D181 D182 D183 D184 D185 D186 D187 D188 D189 D190 D191 D192 D193 D194 D195 D196 D197 D198 D199 D200 D201 D202 D203 D204

DERECH

OS D A V R E OS RES

Fuente: Fernández (2007)

CAUDAL (m3/h) 0,0088 0,0072 0,0086 0,0067 0,0067 0,0067 0,0067 0,0082 0,0082 0,0081 0,008 0,0053 0,0053 0,0053 0,0079 0,0079 0,0078 0,0077 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0059 0,0058 0,0059 0,0072 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0088 0,0068 0,0046 0,0046 0,0046 0,0046 0,0046 0,0063 0,0063 0,0063 0,0063 0,0063 0,0092 0,0062 0,0062 0,0092 0,0092 0,0092 0,0063 0,0063 0,0063 0,0063 0,0063 0,0063 0,019 0,0093 0,0092 0,0092 0,0092 0,0093 0,0093 0,0093

69 Tabla 11. Presiones de entrada a las boquillas resultantes de las simulaciones parciales.

CODIGO DE BOQUILLAS D003 D004 D005 D006 D007 D008 D009 D010 D011 D012 D013 D014 D015 D016 D017 D018 D019 D020 D021 D022 D023 D024 D025 D026 D027 D028 D029 D030 D031 D043 D044 D045 D046 D047 D048

PRESION (KPa) 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 34,4 33,09 33,09 33,09 33,09 33,09 33,09

CODIGO DE BOQUILLAS D050 D051 D052 D053 D054 D055 D056 D057 D058 D059 D066 D067 D071 D072 D076 D077 D078 D089 D090 D098 D099 D100 D106 D107 D114 D115 D127 D128 D129 D130 D131 D138 D139 D140 D141

PRESION (KPa) 33,09 33,09 33,09 33,09 33,09 33,09 33,09 33,09 33,09 33,09 234,21 234,21 234,21 234,21 189,4 189,4 189,4 160,36 160,36 160,36 160,36 160,36 156,6 156,6 156,6 156,6 75,32 75,32 75,32 75,32 75,32 125,41 125,41 190,71 190,71

CODIGO DE BOQUILLAS D143 D147 D151 D153 D155 D156 D157 D158 D159 D160 D161 D162 D163 D166 D167 D168 D169 D170 D171 D172 D173 D174 D175 D176 D179 D180 D181 D182 D183 D184 D185 D191 D192 D199 D200

OS D A V R E OS RES

DERECH

PRESION (KPa) 190,71 100,56 100,56 100,56 83,84 83,84 83,84 75,49 75,49 75,49 200,13 118,93 200,13 96,18 96,18 96,18 96,11 96,11 96,11 172,59 172,59 172,59 172,59 66,39 66,39 149,78 149,78 149,78 149,78 124,11 130,8 124,79 124,79 124,73 124,73

Fuente: Fernández (2007)

4.3.

Fase 3. Validación de la simulación con los datos de diseño.

Se validaron las simulaciones utilizando las Tablas 4, 10 y 11, en la Tabla 12 se presentan los valores de diseño, los valores aportados por la simulación y la desviación que estos muestran.

70 Tabla 12. Datos de la validación de las simulaciones y sus respectivas desviaciones.

Código boquillas D003 D004 D005 D006 D007 D008 D009 D010 D011 D012 D013 D014 D015 D016 D017 D018 D019 D020 D021 D022 D023 D024 D025 D026 D027 D028 D029 D030 D031 D043 D044 D045 D046 D047 D048 D049 D050 D051 D052 D053 D054 D055 D056 D057 D058 D066 D067 D071 D072 D076 D077 D078 D089 D090

Diseño caudal (m3/h) 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,0093 0,0093 0,0093 0,0084 0,0084

Simulación caudal (m3/h) 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,0098 0,011 0,011 0,011 0,011 0,0099 0,0099 0,0099 0,0088 0,0088

Desviación %

Código boquillas

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 2,04 9,09 9,09 9,09 9,09 6,06 6,06 6,06 4,55 4,55

D098 D099 D100 D106 D107 D114 D115 D127 D128 D129 D130 D131 D138 D139 D140 D141 D142 D143 D147 D151 D153 D155 D156 D157 D158 D159 D160 D161 D162 D163 D166 D167 D168 D169 D170 D171 D172 D173 D174 D175 D176 D177 D178 D179 D180 D181 D182 D183 D184 D185 D191 D192 D199 D200

Diseño caudal (m3/h) 0,0084 0,0084 0,0084 0,0067 0,0067 0,0068 0,0068 0,0063 0,0039 0,0039 0,0039 0,0039 0,0078 0,0078 0,0059 0,0045 0,0065 0,0065 0,0069 0,0087 0,0049 0,0068 0,0068 0,0068 0,0066 0,0066 0,0066 0,0068 0,0056 0,0065 0,0071 0,0071 0,0071 0,0071 0,0071 0,0071 0,0063 0,0088 0,0054 0,0074 0,005 0,008 0,0078 0,005 0,0071 0,0065 0,0081 0,0063 0,0057 0,006 0,0059 0,0057 0,0078 0,009

Simulación caudal (m3/h) 0,0087 0,0087 0,0087 0,0068 0,0068 0,0069 0,0069 0,0062 0,004 0,004 0,004 0,004 0,0072 0,0086 0,0059 0,0046 0,0067 0,0067 0,0062 0,0088 0,005 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0072 0,0059 0,0068 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0065 0,0088 0,0056 0,0075 0,0051 0,0082 0,0078 0,0046 0,0072 0,0067 0,0082 0,0065 0,0063 0,0059 0,0063 0,0054 0,0078 0,0093

OS D A V R E OS RES

DERECH

Desviación % 3,45 3,45 3,45 1,47 1,47 1,45 1,45 1,61 2,50 2,50 2,50 2,50 8,33 9,30 0,00 2,17 2,99 2,99 11,29 1,14 2,00 5,56 5,56 5,56 8,33 8,33 8,33 5,56 5,08 4,41 7,79 7,79 7,79 7,79 7,79 7,79 3,08 0,00 3,57 1,33 1,96 2,44 0,00 8,70 1,39 2,99 1,22 3,08 9,52 1,69 6,35 5,56 0,00 3,23

Fuente: Fernández (2007)

Las desviaciones parciales se encuentran dentro del rango aceptado para la validación del sistema hidráulico simulado con el programa PIPEPHASE 8.1., estando todas éstas por debajo del 10%.

71 La desviación promedio dio como resultado 3%, por lo tanto se puede concluir que el sistema hidráulico simulado es valido.

Se calculó la presión manométrica de entrada máxima al sistema hidráulico por medio del simulador, dando como resultado 181,40 KPa.

4.4.

OS D A V R E OS RES

Fase 4. Diseño de las modificaciones requeridas para optimizar el

DERECH

sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras.

A continuación se presenta una propuesta de modificaciones para optimizar el sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de la línea 1 de envasado de C.A CERVECERIA REGIONAL, partiendo de la información obtenida a través del cumplimiento de los objetivos anteriores:

4.4.1. Evaluación de la situación actual de las boquillas de aspersión.

La presión manométrica de entrada al sistema hidráulico de lubricación fluctúa entre 68,95 KPa y 206,84 KPa, sin embargo, las presiones en las salidas del sistema se encuentran alrededor de 34,47 Kpa, ésta presión se ubica muy por debajo de la mínima presión de diseño para las boquillas de aspersión que fueron utilizadas en el sistema hidráulico, la cual es de 100 KPa.

Por lo tanto, se recomienda la sustitución de las boquillas actuales por unas adaptadas a las condiciones operativas del sistema, estas condiciones son: una presión en la boquilla de aproximadamente 34,47 KPa y un caudal alrededor de 0,0087 m3/h. Esta acción permitirá optimizar el sistema de lubricación, debido a que una boquilla apropiada a estas condiciones formará el ángulo de aspersión para el cual fue diseñada.

72 4.4.2. Sistema de control de presión de agua para las líneas de lubricación en el área de envasado

El sistema propuesto para mejorar y controlar la presión de agua para el sistema de lubricación de cadenas se presenta en la Figura 35, el mismo consta de un tanque pulmón de 5 m3 de capacidad, este volumen es suficiente para alimentar el sistema

OS D A V R E OS RES

durante aproximadamente una hora y media, en este tiempo se mantienen lubricadas las líneas mientras se restituye el flujo de agua. El tanque será alimentado de la línea

RECH E D de fuerza (3 Hp) las cuales se alimentan del agua almacenada en el tanque, las bombas de abastecimiento actual, se deben colocar dos (2) bombas centrifuga de tres caballos

descargan el agua a presión necesaria para las líneas 1 y 3 de lubricación, la presión de la línea 1 fue calculada previamente mediante la simulación estimándose la misma presión de entrada a la línea 3; el sistema opera bajo el control de una válvula reguladora de presión, ubicada en el cabezal de alimentación de agua a las líneas de lubricante 1 y 3, la cual mantendrá la presión manométrica en este cabezal en un mínimo de 137,90 KPa y una presión máxima de 186,16 KPa. El sistema de control de presión debe estar ubicado en la parte trasera de la sala de inyección del lubricante, a unos 5 metros antes del punto donde se inyecta el producto.

El sistema deberá estar provisto de dos (2) bombas, una en operación y la otra como respaldo, las bombas estarán protegidas contra flujo en reversa mediante sendas válvulas de retención a la descarga de las mismas, también contarán con parada por bajo nivel en el tanque pulmón con la finalidad de garantizar la continuidad operacional, adicionalmente también se dejó la flexibilidad operacional para trabajar con el cabezal de abastecimiento existente en caso de presentarse alguna emergencia.

73 Figura 35. Diagrama del sistema de control de presión de agua para el sistema hidráulico de lubricación de las bandas transportadoras de envasado en las líneas 1 y 3.

S O D A V R E OS RES

DERECH Inyección de alta Línea 3

Inyección de Línea 3 ¾”

Inyección de alta Línea 1

¾”

¾”

Agua de Servicio

Inyección de Línea 1

11/2”

11/2”

¾” 2”

Inyección de Lubrimic

Inyección de Lubrimic

3/8”

Tanque Pulmón de Agua

3/8”

PI

PI

2” PI

PI

PI

¾”

¾”

¾”

Válvula Presostática

11/2”

¾”

2”

2”

Bombas Centrifugas

Fuente: Fernández (2007)

74 CONCLUSIONES

•

Las propiedades de transporte de la solución lubricante al 1%, son las mismas del agua a esa temperatura.

•

OS D A V R E OS RES

La sumatoria de los caudales de las 204 boquillas fue 1,78 m3/h, este es adecuado para el sistema, ya que se encuentra próximo al límite superior de 1,80

ERECH D caudal de entrada al sistema hidráulico de lubricación, lo cual garantiza una

m3/h calculado en la fase 1 de la investigación y tomado como dato de diseño del

adecuada lubricación a las bandas transportadoras sin exceso de consumo del lubricante. •

La presión manométrica de entrada al sistema hidráulico de lubricación fluctúa entre 68,95 KPa y 206,84 KPa, superando algunas veces el límite máximo de presión dado por la simulación de 181,40 KPa, lo cual aumenta el consumo de lubricante. Además, las caídas abruptas de presión causan una mala lubricación a las bandas transportadoras.

•

Las boquillas de aspersión se tapan con frecuencia.

•

Las boquillas de aspersión no trabajan a las condiciones de presión y caudal para las cuales fueron diseñadas, por lo tanto no producen el ángulo de aspersión correspondiente para cada una de ellas.

•

El fluido lubricante llega a todas las boquillas, lo cual, muestra que el sistema hidráulico cumple con su función básica de diseño.

•

El promedio de desviación para la validación del sistema hidráulico de lubricación fue de 3%, por lo tanto se considera validado.

75 RECOMENDACIONES

•

Utilizar las propiedades de transporte del agua a 295,15 K para la simulación de la solución lubricante al 1% en solución acuosa.

•

OS D A V R E OS RES

Mantener una presión manométrica de entrada al sistema hidráulico de lubricación

dentro del rango de 137,90 KPa hasta 186,16 KPa, mediante el

DERECH

sistema de control de presión propuesto. •

No exceder el caudal de consumo de la solución lubricante por encima de 1,8 m3/h.

•

Efectuar una continua revisión de las boquillas de aspersión del sistema de lubricación para evitar taponamiento de las mismas y destapar aquellas que lo ameriten.

•

Evaluar la posibilidad de sustituir las actuales boquillas de aspersión por unas que se adapten a las condiciones de presión y caudal del sistema hidráulico.

•

Utilizar la simulación creada en esta investigación para evaluar los futuros cambios al sistema hidráulico que se requieren en las bandas transportadoras de la línea 1 de envasado.

•

Realizar una investigación similar a la realizada en este trabajo para el sistema de lubricación de las bandas transportadoras de la línea 3 de envasado, para así, completar las especificaciones de diseño necesarias para el sistema de control de presión.

76 BIBLIOGRAFIA 1. TAMAYO; “El Proceso de la Investigación Científica”; Segunda Edición, Editorial Limusa, 1988. 2. ARIAS; “El Proyecto de la Investigación”; 1997.

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3. RISQUEZ Y PEREIRA; “Metodología de la Investigación”; Editorial Episteme, 1996.

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4. DE PRIETO A; “Proceso Metodológico en la Investigación en la Calidad “; Editorial de la Universidad del Zulia.1992. 5. PERRY J.; “Manual del Ingeniero Químico”; 7ma edición. Grupo Editorial Iberoamericana, 1992. 6. HERNANDEZ, Roberto; FERNANDEZ, Carlos; BAPTISTA, Pilar. “Metodología de la Investigación”. 2da Edicion. Editorial Mc Graw – Hill, 1998. 7. PIPE PHASE 8.1. “User Guide”. SimSci-Esscor, Inc. 2001. 8. SPRAYING SYSTEMS CO. “Manual de especificaciones de diseño para boquillas de capacidad pequeña”. 2000. 9. http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page 10. www.cpiq.org.co/resources/admin_cont_archivos/File/colegas/G01_200607.doc 11. “Pequeño Larousse Ilustrado”. 1ª Edición. Editorial Larousse. 1984. 12. http://www.simsci-esscor.com/us/eng/products/productlist/pipephase/ PIPEPHASE.htm

77 13. BURKS, A. W.; A. R. BURKS. “The ENIAC: First general-purpose electronic computer. Ann. of the History of Computing”. 1981. 14. SUREDA NEGRE, J. “La simulación como acción tecnológica en educación ambiental”. En Revista Teoría de la Educación. N. 1, 1986.

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78 ANEXOS

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80 APENDICE

APENDICE 1

Cálculos de las caídas de presión y la obtención del coeficiente de flujo para las boquillas de aspersión.

Ecuación 1.

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OS D A V R E OS RES ⎛ gpm1 ⎞ ⎛ psi10.5 ⎞ ⎟ ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜ 0.5 ⎟ gpm 2 psi 2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Para usar la (Ecuación 1) se debe tomar la máxima presión de diseño operacional de la boquilla, para el tipo de boquilla código 6001, ésta es 507,63 psi, el caudal a la presión máxima es 0,34 gpm.

A la máxima presión se le debe calcular el 5%, siendo ésta la caída de presión, la cual resulto en 25,38 psi.

Se decidió calcular la caída de presión a 14,50 psi, debido a que el sistema trabaja a presiones por debajo de ésta, además, es la mínima presión de diseño. El caudal que maneja a la presión de 14,50 psi es de 0,061 gpm.

El coeficiente 0,5 es un dato de diseño establecido por el fabricante para el tipo de boquilla de aspersión. Quedando la ecuación como se presenta a continuación: ⎞ ⎛ 0,061gpm ⎞ ⎛ X 0.5 ⎟ ⎜ ⎟⎟ = ⎜ ⎜⎜ 0.5 ⎟ 0 , 34 gpm ( ) 25 , 38 psi ⎠ ⎝ ⎝ ⎠ X = 0.83 psi

Luego aplicamos la caída de presión a 14,50 psi:

(14,50 psi − 0.83 psi ) = (13,67 psi )

81

Con la presión obtenida, interpolamos en la tabla de diseño de las boquillas y hallamos un nuevo caudal de 0,059 gpm.

Calculamos el coeficiente de disminución de flujo de la siguiente manera:

OS D A V R E OS RES

⎛ 0,061gpm − 0,059 gpm ⎞ ⎜⎜ ⎟⎟ = (0,98) 0,23 gpm ⎝ ⎠

DERECH APENDICE 2

Calculo del caudal máximo de fluido lubricante permitido por la CERVECERIA REGIONAL C.A. Se utilizaron los siguientes parámetros: •

Cajas de cerveza por hora producidas en la línea 1 de envasado de C.A. Cervecería Regional. planta Maracaibo= 1800 cajas/h.

•

Botellas por caja de cerveza= 36 botellas/caja.

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Volumen de cerveza por botella= 222 ml.

•

Consumo máximo de lubricante por hectolitro de cerveza producido= 40 gr lubricante/HL cerveza.

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Densidad del lubricante concentrado= 1,031gr/ml.

•

Concentración de la solución acuosa de lubricante= 1%

Se aplicó el siguiente cálculo:

1800cajas 36botellas 222ml 1l 1Hl 40 gr lub 1ml lub 1lsolucion × × × × × × × 1hora 1caja 1botella 1000ml 100l 1Hlcerveza 1,03 gr lub 10ml lub = 1800l / h = 1,8m 3 / h