ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción «Diseño de un Sistema de Transporte Neumático a Presión Positiva de Desperdicios Generados por una Industria Cartonera» TESIS DE GRADO Previo a la Obtención del Titulo de: NGENIEROS MECÁNICOS Presentada por: David Daniel Escalant Leopoldo Andrés Zu 9 p GUAYAQUIL – ECUADOR Año: 2013 AGRADECIMIENTO Un agradecimiento especial al Ing. Ernesto Martinez L, Director de Tesis, por su constante dirección y enseñanza. Al Ing. Francisco Andrade S. por su desinteresada ayuda y a todos los que de alguna u otra manera colaboraron on el desarrollo de esta tesis. A nuestros oadres Dor su comorensión. cartón genera gran cantidad de desperdicios al dia debido a la gran demanda que tienen éstos por parte de los consumidores tanto nacionales como internacionales. En el Ecuador este tipo de industrias tienen dos divisiones básicas: Las imprentas «industriales», que se dedican básicamente a la generación de cajas para el sector floricultor, camaronero, pesquero, agrícola y doméstico.
Y las imprentas «bananeras» que solo se especializan en dar atención al sector bananero. La industria cartonera está conformada por un corrugador, que es a máquina que provee de materia prima a la planta, y de máquinas impresoras. Estas últimas son las encargadas de imprimir el diseño que el cliente exige sobre el cartón. Los desperdicios de cartón generados por cada imprenta transportados través de una banda transportadora, son 2 OF afectan a la economía de la industria. Los desperdicios generados por el corrugador y los obtenidos por la trituradora son enviados al ciclón por medio de un blower respectivamente.
Estos ductos de succion no tienen problemas de taponamiento pero serán considerados para el dimensionamiento del ciclón. Con la llegada de nueva maquinaria a la industria, la empresa requiere un rediseño en el sistema de succión de desperdicios así como en el ciclón, a fin de eliminar paradas imprevistas. En base a esto, el diseño de un ciclón nuevo de mayor capacidad necesario en este caso, ya que el actual presenta problemas en su diseño y construcción. La selección de blowers para enviar el desperdicio desde las imprentas hacia el nuevo ciclón también será considerada.
La metodología consistió en hacer un levantamiento de información del sistema actualmente instalado en planta y de datos proporcionados por la empresa de estudio. Entre éstos se tiene el tipo de cajas de cartón corrugado que producen, la cantidad de desperdicios máximos de cada imprenta, características de los ventiladores de succión y motores de cada máquina, 3 elevación del desperdicio, os ductos, recorrido V vez realizado esto, se analizó el sistema actual para determinar cuál es la causa de los taponamientos.
Primeramente se dimensionó el diámetro óptimo de los distintos ductos de succión, para luego proceder con el cálculo de la caída de presión en los ductos, seguido del dimensionamiento del ciclón, caída de presión en el ciclón, estructura soportante del iclón, para finalmente realizar el cálculo de la potencia del ventilador y motor del sistema actual. Se llegó a la conclusión de que la potencia del motor instalado en la Máquina# 1 estaba mal dimensionado, el diámetro de la ductería potencia de motor de la Máquina# 2,3 también presentaban problemas y que el funcionamiento del resto de las imprentas era el adecuado. a vez hecho el análisis del sistema actual, se diseñó el recorrido U de la nueva ducteria para proceder a analizar el sistema futuro. En este punto se toma en cuenta a la nueva Máquina# 7. Como en el sistema actual, rimeramente se dimensionó el diámetro óptimo de la ducter(a de la nueva imprenta, seguido del cálculo de la caída de presión en los ductos, para luego proceder con el cálculo de la potencia del ventilador y del motor, diseño del nuevo ciclón, cálculo d resión en el ciclón y de la estructura 7. ara el resto de las imprentas, los diámetros actualmente instalados son los adecuados. No se cambiaran motores ya que la potencia de los actuales son los adecuados. La implementación del nuevo sistema tiene un costo total de $85697. 65, con lo que se garantiza el correcto funcionamiento del mismo. VI ÍNDICE GENERAL Pág. RESUMEN… ÍNDICE GENERAL………………………………………………………………… VI ABREVIATURAS.. X SIMBOLOGÍA…. — . NDICE DE FIGURAS…….. . ÍNDICE DE TABLAS.. ÍNDICE DE PLANOS…. .. ..
XVII ANTECEDENTES. 1 CAPITULO 1 1. GENERALIDADES DEL 3 1. 1 Estructura del Cartón Corrugado…….. ………………………………… 6 1. 2 Tipos de Cajas Corrugadas………….. . 1. 3 Métodos de Impresión….. 1. 4 La Industria del Cartón Corrugado…… — VII CAPÍTU 0 2 s OF 2. DESCRIPCION DEL PRO … 16 Transporte Neumático. … 50 3. 5 Diseño de Forma del Ciclón y su Estructura… 1 CAPITULO 4 4 DISEÑO DEL SISTEMA NEUMÁTICO… 4. 1 Análisis del Sistema Actual. 4. 1 . 1 Dimensionamiento de la Ducter[a del Sistema Actual. 9 4. 1 . 2 Cálculo de la Caída de Presión en los Ductos de … 77 4. 2 Diseño del Sistema 80 Motor del Sistema Futuro…. — 95 Succión del Sistema Actual……….. …. 60 4. 1. 3 Dimensionamiento del Ciclón del Sistema Actual. .70 4. 1. 4 Cálculo de la Caída de Presión del Sistema Actual…. . ….. 71 4. 1. 5 Estructura Soportante del Ciclón del Sistema Actual.. 4. 1 Cálculo de la Potencia del Ventilador y Motor del Sistema Actual. 4. 2. Dimensionamiento de la Ducter(a del Sistema Futuro….. 81 4. 2. Cálculo de la Caída de Presión en los Ductos de Succión del Sistema 4. 2. 3 Cálculo de la Potencia del Ventilador y Motor … 81 del Sistema Futuro. 4. 2. 4 Diseño del Ciclón del Sistema 86 4. 2. 5 Caída de Presión del Ciclón del Sistema Futuro….. 4. 2. 6 Estructura Soportante del Ciclón del Sistema Futuro…… 93 4. 2. 7 Recalculo de la Potencia del Ventilador y del CAPITULO 5 5 ANÁLISIS DE COSTOS…… 6 5. 1 Presupuesto para la Co I Sistema CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………. . …. 105 6. 1 Conclusiones. …… 105 6. 2 . . 106
APENDICES BIBLIOGRAFÍA x ABREVIATURAS BCT RSC CFM RV ASTM Resistencia al Aplastamiento en Plano Resistencia a la Compresión Vertical Caja Ranurada de uso Regular Cartón Corrugado de Simple Pared Cartón Corrugado de Doble Pared Distribución del amaño de Partícula Material Particulado Pie Cúbico por Minuto Factor de Peso Valor Relativo American Society for Testing and Materials 7 OF Dinámica Rugosidad Equivalente Rugosidad Relativa Segundo Segundo Cuadrado Metro Metro Cuadrado Metro Cúbico Milímetro Grados Pascales Agua Diámetro del Barril del Ciclón Diámetro de Salida de Aire del Ciclón Altura parte Cilíndrica
Altura parte Cónica Altura Total del Ciclón Diámetro de Salida de Partículas Número de Cabezas de Velocidad a la Entrada del Ciclón Velocidad Promedio de Entrada al Ciclón Constante para Entrada Tangencial Potencia del Ventilador Potencia del Motor Eficiencia del Motor Diámetro Óptimo Sumatoria Pulgada Alto del Ducto de Entrada al Ciclón Ancho del Ducto de Entrada al Ciclón Altura de Salida del Aire del Ciclón Dólar Libras Unidad Galón Global Flujo de Aire Dentro de un Ciclón…. Configuración de Ciclones Tipo 1 D3D y 2D2D….. Dimensiones Generales del Diagrama de Flujo de la Planta Cartonera…………
Separador Ciclónico…. P&ID Básico del Sistema de Transporte Neumático de Desperdicios de Diseño de Forma del Ciclón y su Estructura……….. Flujo a Través de una Tubería de Área Variable. Recorrido de la Tubería de la Máquina# 1 Vista Superior de la Estructura Soportante del Ciclón Actual………. Vista Frontal de la Estructura Soportante del Ciclón Vista Lateral de la Estructura Soportante del Ciclón 6 8 12 13 20 21 25 29 30 31 33 34 38 39 Eficiencia de Remoción para los Diferentes Tipos de Ciclones….. Matriz para el Análisis de — Matriz de Gramajes Utilizados para Producción de Cajas de Cartón Datos por
Máquina Instalado Actualmente en Datos de la Máquina# 7.. — Cálculo del Coeficiente de Froude.. Resultado del Diámetro Optimo de la Ductería del Sistema Resultado de la Pérdida de Carga debida al Fluido Resultado de la Pérdida de Carga debido a los Accesorios del Sistema Resultado de la Pérdida de Carga debido al Sólido Resultado de la Caída de Presión en los Ductos del Sistema Actual… Dimensiones Generales del Ciclón Instalado Actualmente en Planta. Velocidad Promedio a la Entrada del Ciclón Actual. Resultado de la Calda de Presión debida al Ciclón Resultado de Potencia de Ventilador y Motor del 5 32 36 0 DF 89
