Optimizacion del sistema hidraulico de lubricacion
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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA
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
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iiiOPTIMIZACION DEL SISTEMA HIDRAULICO DE LUBRICACION DE LAS
BANDAS TRANSPORTADORAS DE BOTELLAS EN LA LINEA 1 ENVASADO DE C.A. CERVECERIA REGIONAL PLANTA MARACAIBO
_______________________________ Tutor Acadmico
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ivVEREDICTO
Nosotros Profesores: Ing. Mnica Molero, Ing. Humberto Martnez 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 present el (la) Bachiller Marianela Fernndez Titular de la Cdula de Identidad No. 14.180.668 nos hemos reunido para revisar dicho trabajo y despus del interrogatorio correspondiente, lo hemos aprobado con 20 puntos de acuerdo con las normas vigentes aprobadas por el Consejo Acadmico de la Universidad Rafael Urdaneta, para la Evaluacin de los Trabajos Especiales de Grado para optar al Ttulo de Ing. Quimico En fe de lo cual firmamos, en Maracaibo, a los 07 das del mes de mayo del ao
dos mil siete.- Maracaibo, Mayo de 2007 Jurado Examinador:
______________________
Ing. Herinarco Luzardo
C.I. 10.448.127
Tutor Acadmico
____________________ ____________________
Ing. Humberto Martnez Ing. Mnica Molero
C.I. 3.112.552 C.I. Jurado Jurado
_____________________ _____________________
Ing. Oscar Urdaneta Ing. Jos Bohrquez
C.I. 4.520.200 C.I. 3.370.454
Director de la escuela de Decano de la facultad de
Ingeniera Qumica Ingeniera
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NDICE DE CONTENIDO
Frontispicio iii
Veredicto iv
ndice de Contenido v
ndice de Figuras ix
ndice de Tablas xi
Agradecimiento xii
Dedicatoria xiii
Resumen xiv
Abstract
xv
INTRODUCCIN xvi
CAPTULO I: PROBLEMA DE LA INVESTIGACIN 18
1.1. Planteamiento del Problema 18
1.2. Formulacin del Problema 20
1.3. Objetivos de la Investigacin 20
1.3.1. Objetivos General 20
1.3.2. Objetivos Especficos 20
1.4. Justificacin e importancia de la Investigacin 21
1.5. Delimitacin de la Investigacin 22
1.5.1. Espacial 22
1.5.2. Temporal 22
CAPTULO II: MARCO TERICO
23
2.1. Antecedentes de la Investigacin 23
2.2. Bases Tericas 24
2.2.1. Proceso de Envasado 24
2.2.1.1. Descripcin del Proceso de Envasado 24
2.2.1.2. Bandas Transportadoras de Botellas 27
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vi 2.2.2. Sistema de Lubricacin 28
2.2.3. Simulacin Computarizada 29
2.2.4. Simulador PIPEPHASE 8.1 29
2.2.5. Lubricante de Bandas Transportadoras Botellas 31
2.3. Definicin de Trminos Bsicos 32
CAPTULO III: MARCO METODOLOGICO 35
3.1. Tipo de Investigacin 35
3.2. Diseo de la Investigacin 36
3.3. Tcnica de Recoleccin de Datos 36
3.3.1. Observacin Documental o Bibliogrfica 37
3.3.2. Observacin Directa 37
3.4. Fases de la Investigacin 38
3.4.1. Fase 1. Bsqueda y recoleccin de datos operacionales
de diseo del Sistema Hidrulico. 38
3.4.1.1. Recoleccin de las propiedades fsicas del fluido
lubricante 38
3.4.1.2. Recoleccin en campo de toda la informacin
correspondiente al sistema hidrulico 40
3.4.1.2.1. Creacin del Diagrama de Flujo del
Sistema Hidrulico 40
3.4.1.2.2. Identificacin de longitud, dimetro
nominal, variacin de altura y cdula de las tuberas,
tamao y tipo de accesorios 40
3.4.1.2.3. Caudales que salen por cada una de las
boquillas del sistema hidrulico 40
3.4.1.2.4. Presin de entrada del fluido al sistema
hidrulico 40
3.4.1.2.5. Tipo de boquillas y ubicacin en el sistema 41
3.4.1.3. Clculo del caudal mximo de fluido lubricante
permitido en el sistema hidrulico de lubricacin 41
3.4.2. Fase 2. Simulacin Computarizada del Sistema Hidrulico
basada en las condiciones operacionales de diseo 42
3.4.2.1. Desarrollo de la Simulacin Computarizada 42
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vii 3.4.2.1.1. Seleccin del tipo de Simulacin 42
3.4.2.1.2. Seleccin del tipo de Fluido 42
3.4.2.1.3. Seleccin de las Unidades de Medida 43
3.4.2.1.4. Introduccin de los datos de las
propiedades fsicas del fluido lubricante 44
3.4.2.1.5. Introduccin de la informacin del sistema
hidrulico obtenida en la parte 2 de la fase 1 de la
investigacin en el programa de simulacin 44
3.4.2.1.6. Corrida de la Simulacin 47
3.4.3. Fase 3. Validacin de la simulacin con los datos de diseo 48
3.4.4. Fase 4. Elaboracin de recomendaciones para optimizar el
sistema hidrulico actual de lubricacin. 48
3.5. Mapa de Variables 49
CAPTULO IV: ANLISIS DE LOS RESULTADOS 50
4.1. Fase 1. Bsqueda y recoleccin de datos operacionales del
Sistema Hidrulico 50
4.1.1. Propiedades del fluido lubricante 50
4.1.2. Recoleccin en campo de toda la informacin correspondiente
al sistema hidrulico 51
4.1.2.1. Creacin del Diagrama de Flujo del Sistema
Hidrulico 51
4.1.2.2. Identificacin de longitud, dimetro nominal, variacin
de altura y cdula de las tuberas, tamao y tipo de
accesorios 53
4.1.2.3. Caudales que salen por cada una de las boquillas del
sistema hidrulico 53
4.1.2.4. Presin manomtrica de entrada del fluido al sistema
hidrulico 55
4.1.2.5. Tipo de boquillas y ubicacin en el sistema 55
4.1.3. Clculo del caudal mximo de fluido lubricante permitido en el
sistema hidrulico de lubricacin 57
4.2. Fase 2. Simulacin Computarizada del Sistema Hidrulico basada
en las condiciones operacionales de diseo 57
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viii 4.2.1. Tipo de Simulacin 57
4.2.2. Seleccin del tipo de Fluido 58
4.2.3. Seleccin de las Unidades de Medida 58
4.2.4. Introduccin de los datos de las propiedades fsicas del fluido
lubricante 58
4.2.5. Introduccin de la informacin del sistema hidrulico obtenida
en la parte 2 de la fase 1 de la investigacin en el programa de
simulacin 58
4.2.6. Corrida de la Simulacin 68
4.3. Fase 3. Validacin de la simulacin con los datos de diseo 71
4.4. Fase 4. Elaboracin de recomendaciones para optimizar el sistema
hidrulico actual de lubricacin. 72
4.4.1 Sistema de control de presin de agua para las lneas de lubricacin en el rea de envasado 72
CONCLUSIONES 74
RECOMENDACIONES 75
BIBLIOGRAFIA 76
ANEXOS 78
APENDICE 80
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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
Figura 5. Lavadora de cajas 26
Figura 6. Inspector de vaco 26
Figura 7. Llenadora 26
Figura 8. Pasteurizador 27
Figura 9. Ejemplo de simulacin usando PIPE PHASE 31
Figura 10. Ventana de seleccin del tipo de simulacin 42
Figura 11. Ventana de seleccin del tipo de fluido 43
Figura 12. Ventana de seleccin de las unidades de medida 43
Figura 13. Ventana para introducir los datos de las propiedades fsicas
del fluido lubricante 44
Figura 14. Ventana para introducir los datos en la alimentacin del flujo
en el sistema para la simulacin 45
Figura 15. Ventana para introducir los datos de las tuberas y accesorios
para tuberas en cada una de las conexiones 46
Figura 16. Ventana para introducir los datos de las salidas del sistema
hidrulico con sus respectivos datos de caudal y presin obtenidos
anteriormente 46
Figura 17. Diagrama de Flujo del Sistema Hidrulico de Lubricacin 52
Figura 18. Primera parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de entrada a la lavadora 59
Figura 19. Segunda parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de entrada a la llenadora 59
Figura 20. Tercera parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de salida del inspector de vaco 60
Figura 21. Cuarta parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de salida de la lavadora y entrada al inspector de vaco 61
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xFigura 22. Quinta parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de salida de la llenadora y entrada al pasteurizador 61
Figura 23. Sexta parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de salida inicial del pasteurizador 62
Figura 24. Sptima parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de salida de la parte alta del pasteurizador 63
Figura 25. Octava parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de salida de la parte alta del pasteurizador y entrada al
inspector de nivel 63
Figura 26. Novena parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de la entrada a la empacadora 64
Figura 27. Dcima parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de la entrada a la empacadora 64
Figura 28. Dcima primera parte de la simulacin del sistema hidrulico
de lubricacin, rea de la salida del pasteurizador 65
Figura 29. Dcima segunda parte de la simulacin del sistema hidrulico
de lubricacin, rea de entrada a la empacadora 65
Figura 30. Dcima tercera parte de la simulacin del sistema hidrulico
de lubricacin, rea de entrada a la empacadora 66
Figura 31. Dcima cuarta parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de entrada a la empacadora 66
Figura 32. Dcima quinta parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de entrada a la empacadora 67
Figura 33. Dcima sexta parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de entrada a la empacadora 67
Figura 34. Dcima sptima parte del sistema hidrulico simulada 68
Figura 35. Diagrama del sistema de control de presin de agua para el
sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de
envasado en las lneas 1 y 3. 73
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INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Propiedades Fsico-Qumicas del lubricante LUBRIMIC 3000
para cadenas transportadoras 32
Tabla 2. Tabla de capacidades calorficas 39
Tabla 3. Dimetros de las boquillas segn los cdigos del fabricante. 41
Tabla 4. Datos de diseo de las boquillas utilizadas en el sistema
hidrulico donde aparece la presin de entrada a la boquilla y su
respectivo caudal 47
Tabla 5. ngulos de aspersin de las boquillas a las presiones de diseo 48
Tabla 6. Mapa de variables 49
Tabla 7. Caudales de cada una de las boquillas medidos en campo 54
Tabla 8. Identificacin de los cdigos del fabricante para cada una de las
boquillas del sistema hidrulico 56
Tabla 9. Coeficientes de flujo para cada tipo de boquilla usada en el
sistema hidrulico 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 validacin de las simulaciones y sus respectivas
desviaciones 71
Tabla 13. Descripcin de cada uno de los elementos recabados en
campo que contienen las conexiones del diagrama de flujo del sistema
hidrulico 79
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xiiAGRADECIMIENTO
Mi ms grande agradecimiento al Dios todo Poderoso Jehov Dios, por darme
la ddiva 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:
Mis amados Padres, quienes me apoyaron y creyeron en m hasta el final.
Mi nico 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 Martnez, excelente profesional y amigo.
El Prof. Herinarco Luzardo, mi Tutor Acadmico, por su aporte y apoyo en
esta investigacin.
El Prof. Oscar Urdaneta, figura clave en el xito del funcionamiento de la
carrera de Ingeniera Qumica.
La Ilustre Universidad Rafael Urdaneta, orgullo para el Pas.
Todo el amable personal que conforma la Familia Wide Tec Laboratory C.A.
Marianela Fernandez
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xiiiDEDICATORIA
A lo ms maravilloso que me ha dado Jehov Dios, mis amados hijos:
Michell, Mabelle y Bruno.
Todo mi esfuerzo es para ustedes.
Marianela Fernandez.
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xivFernndez Zambrano, Marianela. Optimizacin del Sistema Hidrulico de Lubricacin de las Bandas Transportadoras de botellas en la Lnea 1 Envasado de C.A. Cervecera Regional Planta Maracaibo, Trabajo Especial de Grado para optar al Ttulo de Ingeniero Qumico, Universidad Rafael Urdaneta, Facultad de Ingeniera, Estado Zulia, Maracaibo, Venezuela, 2007, 81 p.
RESUMEN
El presente trabajo tiene como objetivo optimizar el sistema hidrulico de lubricacin de la lnea n 1 del rea de envasado de Cervecera Regional C.A. planta Maracaibo. El sistema hidrulico de lubricacin diseado por Wide Tec Laboratory, es el que permite el correcto desplazamiento de las botellas sobre las bandas transportadoras a lo largo de la lnea de envasado, evitando as la rotura de las botellas y manteniendo el consumo del lubricante Lubrimic 3000, por debajo del limite mximo. El estudio se llev a cabo a travs de una investigacin del tipo descriptiva y de campo. Las tcnicas utilizadas para la recopilacin de la informacin fueron: la observacin directa y documental. Se recopil todos los datos y elementos que conforman el sistema hidrulico y las propiedades fsicas del lubricante empleado, con esa informacin se elabor una simulacin computarizada usando el programa PipePhase 8.1, se valid la simulacin con los datos de diseo de las boquillas. Se encontr problemas con la presin de entrada al sistema, la cual fluctuaba constantemente, se calcul la presin mxima de entrada al sistema, se revisaron las condiciones de diseo de las boquillas de aspersin y se observ que no son adecuadas para el sistema. Finalmente, se propuso la elaboracin de un sistema de control de presin a la entrada del sistema y otras importantes acciones para la optimizacin del sistema hidrulico en funcin de los problemas encontrados. Palabras claves: Sistema Hidrulico, Simulacin. [email protected]
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xv Fernndez 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 The main objective of this work is to optimize the hydraulic system of lubrication on the line n 1 of the area of packed of Regional Brewery C.A. Maracaibo. The 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]
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xviINTRODUCCION
El control contino de todos los elementos y procesos que conforman la fabricacin de cerveza es decisivo en la colocacin de la cerveza en el mercado
donde se focaliza la empresa C.A. Cervecera Regional. Por esta razn se requiere
del mejoramiento de todos estos, y as, garantizar su comercializacin.
El sistema de lubricacin para las bandas transportadoras es fundamental en
garantizar un correcto funcionamiento operativo del proceso de envasado, debido a
que un deficiente funcionamiento de ste, provocara un incremento en la prdida
de producto por botellas partidas y desgaste de las bandas transportadoras,
adems, la cada de botellas provoca paradas en el proceso.
Wide Tec Laboratory C.A. es la empresa encargada de mantener en
funcionamiento el sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras
para las lneas 1 y 2 de envasado en C.A. Cervecera 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 sta misma.
Siendo el transporte de botellas a travs de bandas metlicas el modo en que
se trasladan las botellas durante todo el proceso de envasado, se hace necesaria la
evaluacin y optimizacin del sistema hidrulico encargado de la lubricacin de la
lnea 1 de envasado, debido a que esta lnea es nueva se desea conocer las
condiciones actuales de operacin del sistema de lubricacin, detectar problemas
con la presin de entrada al sistema, y los caudales que manejan las boquillas de
aspersin usadas sobre las bandas transportadoras; esto permitir aportar
soluciones y poseer toda la data del sistema hidrulico dentro de una simulacin
computarizada creada con PipePhase 8.1, lo cual ser de gran beneficio en la
evaluacin de futuros cambios en el sistema hidrulico.
En el siguiente trabajo se exponen los tpicos referentes a la descripcin del
proceso de envasado, del sistema hidrulico de lubricacin y en lo referente a las
caractersticas del lubricante. Adems, se explican las aplicaciones del simulador
PipePhase 8.1, su uso e importancia.
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xvii
Luego se hace referencia a la formulacin del problema, donde se seala el
planteamiento del mismo, su alcance, justificacin y delimitacin, as como tambin,
se establece el objetivo general del estudio y los objetivos especficos que permiten
alcanzarlo.
Luego se establece el marco terico, el cual comprende las nociones
fundamentales que se requieren para el desarrollo del estudio que se lleva a cabo
del sistema hidrulico de lubricacin, exponiendo las tcnicas y mtodos empleados
en la consecucin de los objetivos planteados.
Posteriormente se describe la metodologa utilizada para realizar este trabajo,
detallando los procedimientos a seguir para alcanzar los objetivos planteados; as
como el tipo y diseo del estudio, adems de las fuentes utilizadas para la
recoleccin de la informacin.
Para finalizar, se efectu el desarrollo de cada uno de los objetivos aplicando
la metodologa planteada para el logro de los mismos, con la finalidad de obtener
resultados favorables que ayudan a la investigacin a aportar y establecer las
propuestas para optimizar el sistema hidrulico de lubricacin; esperando se
conviertan en un aporte vlido para la mejora de la productividad y de apoyo para el
continuo mejoramiento de Wide Tec Laboratory C.A.
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18
CAPITULO I EL PROBLEMA
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
En C.A. CERVECERIA REGIONAL planta Maracaibo, se producen las
cervezas Light y Pilsen, en envases retornables de 222 ml y no retornables de 355
ml, y son distribuidas a la Regin Occidental y Regin los Andes.
En el rea de envasado existen cuatro lneas de produccin que son
conformadas por los siguientes equipos: Depaletizadora, Desempacadora, Lavadora
de Botellas, Lavadora de Cajas, Inspectores de Vaco, 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 elaboracin del producto.
Durante el transporte de botellas sobre las cadenas transportadoras, actan
fuerzas de friccin entre las superficies de contacto las cuales se encuentran en
movimiento una contra otra. La friccin entre las dos superficies ocasiona la
generacin 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 ms
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.
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19La friccin tambin es responsable de ocasionar la sobrecarga de los motores
encargados de mover las cadenas, provocando problemas mecnicos en los
motores hidrulicos o elctricos, causando paradas indeseadas y las consecuencias
operativas y econmicas de las mismas.
Durante el transporte de botellas, la friccin acta en sentido contrario al
desplazamiento de la cadena, sto ocasiona que a altos nivel de friccin las botellas
tiendan a caerse durante el transporte ocasionando desorden durante el proceso de
envasado lo cual lleva a detener el proceso.
Para minimizar los problemas presentes en las cadenas transportadoras de
botellas se utiliza un producto llamado Lubrimic 3000 el cual es un lubricante semi-
sinttico con alto poder de lubricacin, especialmente diseado 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 varan de 0,25% y 1%, la solucin diluida se aplica a presin por medio de un sistema de
tuberas y boquillas de aspersin que se encuentran a lo largo de toda la lnea,
manteniendo las cadenas transportadoras lubricadas, proporcionando ventajas como
son:
Reducir al mnimo 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 friccin Botella-Cadena proporcionando mayor estabilidad a las botellas durante el movimiento.
La red de distribucin del lubricante debe mantener el control sobre la
cantidad y concentracin de la solucin lubricante hacia el sistema de transporte de
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20botella, suministrando la solucin lubricante a todas las zonas y en mayor cantidad a
las consideradas crticas como es el caso de la Entrada y Salida de la Lavadora.
Adems, el consumo del lubricante no debe ser superior a 40g por hectolitro
de Cerveza, segn exigencias de C.A. Cervecera Regional, por lo tanto se requiere
evaluar el consumo de lubricante en el sistema.
El sistema de lubricacin de cadenas se basa en la adicin a presin de una
solucin acuosa del producto lubricante a los puntos de lubricacin, los cuales
consisten en boquillas de aspersin, sin embargo el suministro de agua hacia el
sistema de lubricacin presenta deficiencias de presin lo que ocasiona problemas
de lubricacin en las lneas transportadoras de botellas; por esta razn se requiere
evaluar las condiciones ptimas de presin y caudal en las boquillas de aspersin y
a la entrada del sistema hidrulico y proponer una solucin que permita mantener los
parmetros de diseo de manera continua y estable.
1.2. FORMULACIN DEL PROBLEMA Cmo realizar la optimizacin del sistema hidrulico de lubricacin de las
bandas transportadoras de botellas en la lnea N 1 del rea de envasado de la
CERVECERA REGIONAL planta Maracaibo?
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN
1.3.1. Objetivo General
Optimizar el sistema hidrulico de lubricacin de la Lnea 1 envasado de C.A.
CERVECERA REGIONAL planta Maracaibo.
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21 1.3.2. Objetivos Especficos
Examinar las condiciones operacionales de diseo del sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de botellas en la lnea 1
envasado de C.A. CERVECERIA REGIONAL planta Maracaibo.
Realizar una simulacin computarizada de las condiciones operacionales de diseo del sistema hidrulico de lubricacin de las bandas
transportadoras de botellas en la lnea 1 envasado de C.A. CERVECERIA
REGIONAL planta Maracaibo.
Validar la Simulacin con datos de diseo del sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de botellas en la lnea 1
envasado de C.A. CERVECERIA REGIONAL planta Maracaibo.
Presentar las recomendaciones para optimizar el sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de botellas en la lnea 1
envasado de C.A. CERVECERIA REGIONAL planta Maracaibo.
1.4. JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN
C.A. CERVECERIA REGIONAL es una de las compaas ms slidas y
competitivas del pas 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 recepcin de la materia prima para la elaboracin de sus
productos, envasado de sus productos, hasta las estrategias que siguen para
comercializarlos.
La empresa requiere que el funcionamiento del sistema hidrulico de
lubricacin opere de manera ptima, ya que este es el que permite el correcto
desplazamiento de las botellas a lo largo de la lnea de envasado, evitando as la
rotura de las mismas y manteniendo el consumo de lubricante por debajo del lmite
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22mximo 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 realizacin de una simulacin computarizada bajo condiciones
operacionales de diseo del sistema hidrulico de distribucin del lubricante, le
permite a la empresa evaluar cualquier cambio que sea necesario realizar a la red o
a las boquillas directamente en la simulacin, ahorrando tiempo, dinero y esfuerzo.
1.5. DELIMITACIN DE LA INVESTIGACIN 1.5.1. Espacial
La investigacin se realiz 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.
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23
CAPITULO II
MARCO TEORICO
2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN
RODRGUEZ P. LUIS F. Simulacin de la red de agua de enfriamiento de Olefinas II. La Universidad de Zulia. Facultad de Ingeniera. Escuela de Qumica. Trabajo Especial de Grado. Venezuela, Maracaibo. 2003. El propsito de este estudio fue desarrollar una simulacin computarizada de la red de agua de enfriamiento
de la planta de Olefinas II del complejo petroqumico El Tablazo utilizando los
simuladores de procesos Aspen Plus y Aspen Dynamics 11.1. Para realizar la
simulacin se tomaron mediciones de flujo, presin 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 distribucin del fluido a los distintos puntos. Se observ que la planta normalmente
recibe agua de enfriamiento a menor presin y caudal que lo requerido por diseo.
La relevancia de esta investigacin para el trabajo a desarrollar se manifiesta en
la metodologa usada para investigar los parmetros necesarios para simular un
sistema de distribucin de un fluido.
MEDINA P., MARIEL C.; PETIT L., DORALY V. Estudio de los indicadores de gestin del rea de envasado de C.A. Cervecera Regional. La Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniera. Escuela de Industrial. Trabajo Especial de Grado. Venezuela, Maracaibo, 2006. El propsito de este estudio fue determinar las causas de
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24desviacin de los indicadores de gestin ms importantes del rea de envasado de C.A.
Cervecera Regional, con la finalidad de evitar prdidas de materia prima e insumos,
altos costos de operacin y mejorar el control de la medicin de los mismos. Se analiz
la situacin actual de cada indicador y se encontr que existen variaciones en los
mismos con respecto a la meta propuesta por la gerencia de envasado. Con la
elaboracin de propuestas se proporcionan las opciones para el mejoramiento y control
de los indicadores de gestin en funcin a las necesidades y problemas encontrados en
el proceso productivo y su medicin actual.
Esta investigacin aporta la informacin necesaria para la comprensin del
proceso de envasado el cual se utiliz para las bases tericas.
2.2. BASES TERICAS
2.2.1. PROCESO DE ENVASADO
2.2.1.1. Descripcin del Proceso de Envasado.
La Cervecera Regional envasa sus productos en botellas de vidrio de 222 ml
(Figura 1) en la lnea 1 de envasado, en la cual se encuentra el sistema hidrulico de
lubricacin que se desea optimizar con esta investigacin.
Figura 1. Botella de 222 ml
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25El proceso se inicia una vez que se han colocado las estibas con las cajas de
botellas vacas en la mquina 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 funcin 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 lnea
de produccin, mientras que los casilleros al salir de la lavadora de cajas, van
directamente a la mquina Empacadora en espera del producto terminado (Medina y
Petit; 2006).
Figura 2. Depaletizador
Figura 3. Desempacadora
Figura 4. Lavadora de botellas
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La Lavadora de Botellas tiene como principio fundamental limpiar y esterilizar las
botellas que entran a la misma mediante un proceso que consiste en tres etapas:
PRELAVADO, LIMPIEZA PRINCIPAL y TRATAMIENTO FINAL. El proceso de lavado
de las botellas tiene un tiempo de ejecucin aproximado de 40 minutos (Medina y Petit;
2006).
Luego de este proceso, las botellas pasan al rea de LLENADO. Antes de entrar
a las LLENADORAS (Figura 7), las botellas una a una son verificadas por un
INSPECTOR DE VACO (Figura 6), el cual identifica si en realidad la botella est libre
de cualquier objeto que le quite la propiedad de vaco (Medina y Petit; 2006).
Figura 5. Lavadora de cajas
Figura 6. Inspector de vaco
Figura 7. Llenadora
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27Los inspectores de vaco son capaces de detectar la espuma que pueda tener
las botellas causada por el lubricante y luego ser descartadas, por esta razn el
lubricante debe estar en las dosificaciones correctas.
La botella sigue su recorrido a la tapadora y el sellador. A continuacin, las
botellas llegan a un segundo inspector llamado INSPECTOR DE NIVEL, el cual verifica
que la botella contenga el nivel especfico y tabulado del producto, de no cumplir, un
sensor lo reconocer y emitir una reaccin de rechazo desviando la botella
(empujando lateralmente sin romperla) y sacndola de la lnea (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, as como tambin, otorgarle la garanta 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 all pasar a la PALETIZADORA donde se acomodan nueve (9) cajas
por camada y siete (7) camadas por estiba para luego ser trasladas al rea de producto
terminado o cargada directamente en los camiones si la demanda as lo requiere
(Medina y Petit; 2006).
2.2.1.2. Bandas Transportadoras de Botellas
Para que las botellas puedan ser transportadas adecuadamente a travs de todo
el proceso de envasado se utilizan las BANDAS TRANSPORTADORAS DE
BOTELLAS de acero inoxidable, las cuales estn compuestas de una rueda dentada
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28motriz, 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 caractersticas que presentan las bandas trasportadoras, son:
Posibilidad de cambiar con facilidad su elemento flexible (cadena).
Pueden ser un poco ruidosas.
Requieren de una lubricacin adecuada.
Presentan cierta irregularidad del movimiento durante el funcionamiento.
Requiere de una precisa alineacin durante el montaje y un mantenimiento minucioso.
2.2.2. SISTEMA DE LUBRICACION
El sistema de lubricacin de bandas trasportadoras empleado por la Planta de
Regional Maracaibo se basa en la adicin a presin de una solucin acuosa de Jabones
y Tenso activos a los puntos de lubricacin como son las boquillas de aspersin, el
sistema de lubricacin emplea agua a presin para proporcionar el agua necesaria para
mantener los niveles de lubricacin en las lneas de envasado.
Este sistema consiste en una red de tuberas, accesorios para tuberas como
codos, vlvulas, difurcadores de fluidos, boquillas de aspersin y una bomba que enva
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 tubera principal de dimetro 2 que provee
el agua necesaria para la lubricacin, el agua es enviada a la red de distribucin por
medio de una bomba centrifuga, luego la tubera principal se divide en dos tuberas de
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29dimetro , en las cuales se colocan las dosificaciones del lubricante para ser diluido
en el agua a la concentracin requerida. El lubricante es inyectado continuamente por
medio de bombas hacia las tuberas.
2.2.3. SIMULACION COMPUTARIZADA
La simulacin computarizada ofrece la posibilidad de comprimir el tiempo,
esfuerzo y cantidad de recursos necesarios para tomar decisiones y recomendar
estrategias.
La simulacin computarizada ha sido una de las tcnicas disponibles para
estudiar varios procesos dentro de la fsica e ingeniera desde la dcada de los 40,
habiendo constituido uno de los primeros usos de la computadora digital electrnica
(Burks and Burks, 1981).
La simulacin inicia con la modelacin de una parte de la realidad, en la que
ocurren procesos o fenmenos que por lo general no pueden ser estudiados por su
velocidad, complejidad, por lo costoso de su estudio por va experimental, etc.
Esta implica, en primera instancia, la construccin de un modelo, que
representando lo real, posibilita ms fcilmente su estudio. En segundo trmino, la
puesta en funcionamiento del mismo, con lo cual se estudia virtualmente ese proceso o
fenmeno, penetrando en su esencialidad. Considerando entonces que el modelo
reproduce fielmente las caractersticas de la realidad, es posible hacer predicciones,
evaluar comportamientos y adquirir conocimientos con relacin a la realidad modelada
(Sureda, 1986).
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2.2.4. SIMULADOR PIPEPHASE 8.1
Se decidi utilizar el simulador PipePhase 8.1 porque esta especialmente
diseado para flujo en tuberas y el sistema hidrulico de lubricacin es una red de
tuberas, adems, posee la herramienta de introducir los datos de las boquillas de
aspersin.
Desde 1967, SimSci-Esscor ha sido un lder global en el desarrollo, despliegue y
apoyo de software de simulacin de procesos y servicios que abarcan petrleo y gas,
refinacin, petroqumica, sustancias qumicas de especialidad, e industrias energticas.
El simulador PIPEPHASE es una marca registrada de SimSci-Esscor.
PIPEPHASE es un simulador de caudales de flujos muy poderoso, estable y
polifsico para predecir presiones, temperaturas e interrupcin lquida en pozos, lneas
de flujo y sistemas de distribucin. Es til para disear nuevos sistemas, supervisar
sistemas existentes e impedir o solucionar problemas.
PIPEPHASE modela rigurosamente los fluidos multifsicos en estados continuos
en redes de petrleo, gas y sistemas de tubera. Esto ofrece la posibilidad y la
flexibilidad para modelar aplicaciones en los lmites del anlisis de sensibilidad de
parmetros claves para un solo componente, as como para instalaciones de muchos
componentes en las que se plantea el estudio de un sistema entero. Provee soluciones
mediante algoritmos con mtodos de solucin modernos y un software con tcnicas de
anlisis para crear un diseo de yacimiento petrolfero eficiente y su instrumento de
planificacin. Con un banco de datos de propiedad fsico extenso, y un interfaz de
usuario Windows amigable. PIPEPHASE cubre la variedad completa de fluidos
encontrados en la industria de petrleo, incluso fase sola o petrleo negro, as como
mezclas compuestas. El programa tambin puede ser aplicado a vapor, a un solo
componente o redes de inyeccin de CO2 (www.simsci-esscor.com, 2007).
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31Para realizar la simulacin de una red de flujo, se debe definir el tipo de algoritmo
que se utilizar para resolver la simulacin; las propiedades del fluido, composicional o
no-composicional, la fase o fases en las que se encuentra el fluido; se debe escoger el
modelo termodinmico que regir la simulacin; se deben introducir todas las
conexiones entre las tuberas de la red; la data obligatoria para las tuberas es: cdula,
longitud y dimetro; los datos opcionales son: variacin de altura, rugosidad y calor de
transferencia y todos los accesorios de las tuberas incluidas las especificaciones de las
boquillas. En la Figura 9 se muestra un ejemplo grfico de simulacin.
Figura 9. Ejemplo de simulacin 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. Adems de limpiar las zonas que se encuentran sucias,
manteniendo las cadenas brillantes, libres de grasa mecnica y sucio. Es un lubricante
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Tabla 1. Propiedades Fsico-Qumicas del lubricante LUBRIMIC 3000 para cadenas transportadoras.
En la Tabla 1 se muestran las propiedades fsico-qumicas del lubricante para
cadenas transportadoras LUBRIMIC 3000, el cual es empleado en solucin acuosa para
la lubricacin de las bandas transportadoras de botellas de la lnea 1 de envasado de la
CERVECERIA REGIONAL C.A. planta Maracaibo.
que permite que las botellas y los envases se deslicen con facilidad y evita que exista
friccin en las cadenas. Es un producto a base de cidos orgnicos. Es biodgradable y
completamente soluble en agua. No es inflamable, ni corrosivo (Wide Tec Laboratory
C.A., 2005).
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Propiedades Fsico-qumicas
Estado fsico....................... Lquido Color Visual........................ Amarillo-caramelo pH........................................ 7,5 8,5 Densidad a 23 C................ 1,015 1,047 g/mL Solubilidad en agua............ 100% soluble
Fuente: Wide Tec Laboratory C.A. (2005)
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Objetivo General: Optimizar el sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de botellas de la lnea 1 de la CERVECERA REGIONAL planta Maracaibo.
Objetivos Especficos Variable Definicin de la variable
Indicadores Tcnicas de recoleccin de datos
Fases de la investigacin
Examinar las condiciones operacionales de diseo del sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de botellas de la lnea 1 de la CERVECERA REGIONAL planta Maracaibo.
Condiciones operacionales de diseo.
Son las condiciones a las cuales funciona el sistema hidrulico en la planta basadas en el diseo original.
-Presin de entrada al sistema. -Caudal de salida de las boquillas. -Tipo de tubera. -Accesorios de tuberas. -Boquillas de aspersin. -Propiedades del Lubricante.
Observacin Directa y Observacin Documental
Fase1. Bsqueda y recoleccin de datos operacionales de diseo del Sistema Hidrulico.
Realizar una simulacin computarizada de las condiciones operacionales de diseo del sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de botellas de la lnea 1 de la CERVECERA REGIONAL planta Maracaibo.
Simulacin computarizada de las condiciones operacionales de diseo.
Consiste en digitalizar las condiciones operacionales de diseo del sistema hidrulico usando un programa computarizado.
-Presin de entrada al sistema. -Caudal de salida de las boquillas. -Tipo de tubera. -Accesorios de tuberas. -Boquillas de aspersin. -Propiedades del Lubricante. -Caudal mximo de entrada al sistema.
Observacin Directa y Observacin Documental
Fase 2. Simulacin computarizada del sistema hidrulico basada en las condiciones operacionales de diseo.
Validar la Simulacin con datos de diseo, del sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de botellas de la lnea 1 de la CERVECERA REGIONAL planta Maracaibo.
Valores obtenidos en la simulacin computarizada.
Son los caudales y presiones que reporta el simulador despus de correr la simulacin.
-Presin de entrada a las boquillas. -Caudales de salida de las boquillas. -Presin y caudal de entrada al sistema.
Observacin Directa Fase 3. Validacin de la simulacin con los datos de diseo.
Presentar las recomendaciones para optimizar el sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de botellas de la lnea 1 de la CERVECERA REGIONAL planta Maracaibo.
Recomendacio-nes para optimizar el sistema.
Son las sugerencias que se le hacen a la empresa para que optimice el funcionamiento del sistema.
-Presin. -Caudal. -Tipo de tubera. -Accesorios de tuberas. -Boquillas de aspersin.
Observacin Directa Fase 4. Elaboracin de recomendaciones para optimizar el sistema hidrulico actual de lubricacin.
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Tabla 6. Mapa de variables.
3.5. Mapa de variables
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342.3. DEFINICION DE TERMINOS BASICOS
ACERO : Es una aleacin de hierro con 0,02 a 1,50% de carbono (Glosario del Ingeniero Qumico, 2005).
FLUIDO COMPOSICIONAL : Es una unin hetereognea u homognea de sustancias, la cual no puede ser representada por medio de una formula qumica. Sus
componentes pueden estar o no dispersos uniformemente y normalmente se pueden
separar por medios mecnicos o qumicos (Glosario del Ingeniero Qumico, 2005).
FLUIDO: El concepto de fluido incluye a los lquidos, los gases y los vapores
(Glosario del Ingeniero Qumico, 2005).
FRICCION: Resistencia o roce en un mecanismo (Larousse, 1984).
CAUDAL: Es la relacin entre el volumen de un fluido que se desplaza y el tiempo que tarda en hacerlo (Fernndez, 2006).
CONDICIONES OPERACIONALES DE DISEO: Se denomina condiciones operacionales de diseo de un proyecto cuando el licenciante efecta el diseo bsico
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
Qumico, 2005).
LUBRICANTE: Sustancia que se utiliza para hacer resbaladiza una superficie, disminuyendo las fuerza de friccin (Fernndez, 2006).
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35SIMULACION COMPUTARIZADA: Es un montaje de prueba en computadora a
escala de los equipos de reaccin, de procesamiento y las redes de transporte de
fluidos; dicho montaje puede ser una etapa preliminar a la de la elaboracin del
proceso, o puede hacerse para adecuar uno ya existente (Fernndez, 2006).
SISTEMA: Combinacin de partes reunidas para obtener un resultado o formar un conjunto (Larousse, 1984).
SISTEMA HIDRULICO: Es un sistema encargado de desplazar y transportar un fluido a travs de una red de tuberas basado en la gravedad terrestre, la presin
atmosfrica y el impulso de maquinas de bombeo (Fernndez, 2006).
PRESION: Relacin entre la fuerza ejercida por un fluido sobre una superficie y esta superficie (Larousse, 1984).
TRANSFERENCIA DE CALOR: La transmisin de la energa trmica de un cuerpo a otro se realiza gracias a la diferencia de temperatura que existe entre ellos.
Dicha transmisin se puede realizar mediante tres mecanismos: la conduccin, la
conveccin o la radiacin (Glosario del Ingeniero Qumico, 2005).
TUBERIA: Pieza cilndrica hueca (Larousse, 1984).
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CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Este captulo abarca el diseo de la investigacin, las tcnicas y los
procedimientos que fueron empleados para realizar la tesis.
3.1. TIPO DE INVESTIGACION
Segn Tamayo (ao 1987, Pg. 33) basndonos en el nivel de estudio, la
investigacin es de tipo descriptiva; ya que consiste en la caracterizacin de un hecho,
fenmeno o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento.
Para Tamayo (ao 1987, Pg. 36) dentro de los diferentes tipos de estudio
descriptivos, esta investigacin pudo ser catalogada como estudio predictivo,
pretendiendo as proyectar la realidad de un presente hacia un futuro. Si sucede esto
posiblemente ocurra aquello.
Tambin, Hernndez Fernndez, (ao 1998, Pg. 60) expresa que toda
investigacin descriptiva busca especificar las propiedades importantes de personas,
grupos, comunidades o cualquier otro fenmeno que sea sometido a anlisis; miden o
evalan diversos aspectos, dimensiones o componentes del fenmeno por investigar.
Desde el punto de vista cientfico describir es medir, esto es, en un estudio descriptivo
se selecciona una serie de variables y se mide cada una de ellas independientemente,
para as (vlgase la redundancia) describir lo que se investiga.
En este estudio se busc simular la red de distribucin del lubricante de las
bandas transportadoras, la cual debe mantener el control sobre la cantidad y
concentracin de la solucin lubricante hacia el sistema de transporte de botellas, y
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37basndose en los requerimientos de la empresa, donde, el consumo del lubricante no
debe ser superior a 40gr por hectolitro de cerveza.
3.2. DISEO DE LA INVESTIGACIN
De acuerdo con Sabino (ao 1992, Pg. 89) se define el diseo de la
investigacin como mtodos a emplear cuando los datos de inters se recogen en
forma directa de la realidad mediante el trabajo del investigado, y son usualmente
llamados primarios debido a que son datos de primera mano, originales, producto de la
investigacin en curso, sin intermediacin de ninguna naturaleza.
Las investigaciones de campo se basan en la informacin recabada directamente
de la realidad. De acuerdo con lo expresado por Sabino (ao 2000, Pg. 112) este tipo
de investigacin 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
informacin.
Segn lo explicado por Arias (ao 1997, Pg. 50); esta investigacin es de
campo, pues consiste en la obtencin, recoleccin y anlisis 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 investigacin debido a que se recogieron los datos en campo del tipo, longitud,
dimetro y accesorios para las tuberas; as mismo, los tipos de boquillas, su ubicacin
y los caudales que salen por estas; se revisaron los datos de diseo de las boquillas, se
midieron las propiedades de transporte del fluido y se busco el material bibliogrfico que
apoyara la informacin recabada.
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383.3. TCNICA DE RECOLECCIN DE DATOS
Tal como lo define Risquez y col. (ao 1999, Pg. 56); las tcnicas e
instrumentos de recoleccin de datos son herramientas utilizadas para facilitar la
recoleccin y el anlisis de los hechos observados.
La tcnica de recoleccin de datos a utilizar mediante el proceso de investigacin
es la observacin, en sus dos modalidades la observacin directa y la observacin
documental, a travs de estas tcnicas se desean encontrar los factores que intervienen
en la simulacin del sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de
botellas en la lnea 1 envasado de la CERVECERIA REGIONAL planta Maracaibo.
3.3.1. OBSERVACIN DOCUMENTAL O BIBLIOGRFICA
Segn De Prieto (ao 1992, p.102), en la mayora de las investigaciones se debe
recurrir y apoyarse en la tcnica de observacin documental o bibliogrfica.
De acuerdo a Bernal (ao 2000, Pg. 173); el anlisis de documentos es una
tcnica que tiene como finalidad analizar el material impreso y por lo general se usa
para crear el marco terico del estudio. Adems, para una investigacin de calidad, se
sugiere utilizar dos tcnicas de recoleccin de informacin, con el propsito de
complementar los datos.
Mediante esta tcnica se elabor el marco terico y adems contribuy con el
desarrollo de los objetivos planteados en esta investigacin, ya que se empleo en la
documentacin para recabar la informacin de diseo de las boquillas de aspersin.
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393.3.2. OBSERVACIN DIRECTA
Segn Bernal (ao 2000, Pg. 173); la observacin directa es ampliamente
creble, ya que permite obtener informacin directa y confiable, siempre que se haga a
travs de un mecanismo confiable y sistematizado.
Para Razo (ao 1998, Pg. 215); la observacin directa es la inspeccin que se
hace directamente a un fenmeno dentro del medio en que se presenta a fin de
contemplar todos los aspectos inherentes a su comportamiento y caractersticas dentro
de este campo. En estos casos el observador entra en contacto directo con el fenmeno
observado, pudiendo permanecer aislado o participar en l.
En la presente investigacin se observ directamente el sistema hidrulico en
planta, para evaluar todas las variables.
3.4. FASES DE LA INVESTIGACIN
En esta parte se describen las diferentes fases o etapas que se llevaron a cabo
durante la investigacin para cumplir cada uno de los objetivos especficos, logrando
finalmente solucionar el problema planteado.
3.4.1. Fase 1. Bsqueda y recoleccin de datos operacionales de diseo del Sistema Hidrulico
Esta fase consisti en la obtencin de toda la informacin bibliogrfica
concerniente a los sistemas hidrulicos y a las simulaciones computarizadas, tales
como textos, enciclopedias, internet, manuales y tesis antecedentes que permitieron
tener las nociones necesarias para la elaboracin del marco terico. Adems, se
recabaron los datos operacionales del sistema hidrulico.
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40 La recoleccin de los datos operacionales del sistema hidrulico se dividi en
tres etapas:
3.4.1.1. Medicin de las propiedades fsicas del fluido lubricante:
Densidad:
Debido a que el fluido lubricante contiene entre un 99% y 99,5% de agua, se
decidi trabajar con la densidad del agua pura, sto se hizo para efectos de simplificar
la simulacin, debido a que ste programa computarizado posee la opcin de trabajar la
densidad del agua como parmetro predeterminado.
Viscosidad:
Esta es una de las propiedades de transporte ms importantes de los fluidos, se
decidi compararla con la viscosidad del agua, para esto se utiliz una pipeta
volumtrica de 10 ml, primeramente se utiliz 10 ml de agua destilada y se midi con un
cronmetro el tiempo que tardaba el volumen de agua en escurrirse totalmente de la
pipeta; seguidamente, se realiz la misma operacin con la mezcla lubricante al 1% de
concentracin.
Temperatura del fluido en el sistema hidrulico: Se midi con un termmetro la temperatura en campo a la que se encuentra el fluido lubricante a la entrada del sistema hidrulico.
Capacidad Calorfica:
Debido a que el fluido siempre se present en una sola fase y que el fluido
lubricante era 99%-99,5% agua, se decidi trabajar con la capacidad calorfica del agua
a la temperatura de operacin del fluido lubricante mostrada en la Tabla 2.
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41 Tabla 2. Tabla de capacidades calorficas.
Sustancia Fase cp J.g1.K1
gas (100 C) 2,080
lquido (25 C) 4,1813 Agua
slido(0 C) 2,114
Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page
3.4.1.2. Recoleccin en campo de toda la informacin correspondiente al sistema hidrulico:
3.4.1.2.1. Creacin del diagrama de flujo del sistema hidrulico:
Se elabor el diagrama de flujo (Figura 17), donde se especifica la alimentacin, las conexiones, los empalmes y las salidas debidamente codificadas de todo el sistema
hidrulico.
3.4.1.2.2. Identificacin de longitud, dimetro nominal, variacin de altura y cdula de las tuberas, tamao y tipo de accesorios:
Se midieron las longitudes de las tuberas, se anotaron los dimetros nominales
se midieron las variaciones de alturas y se verificaron las cdulas, a su vez, se recab
toda la informacin referente a los tipos de codos, te y vlvulas utilizados en el sistema.
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423.4.1.2.3. Caudales que salen por cada una de las boquillas del sistema hidrulico:
Se procedi a medir con un cronmetro 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
caudal total que estaba manejando el sistema hidrulico con la finalidad de compararlo
con el caudal total dado por la simulacin y con el caudal mximo permitido al sistema.
Tambin, se verific la existencia de taponamiento en las boquillas.
3.4.1.2.4. Presin de entrada del fluido al sistema hidrulico:
Se ley directamente del manmetro que se encuentra a la entrada del sistema.
3.4.1.2.5. Tipo de boquillas y ubicacin en el sistema:
Se verificaron los cdigos del fabricante que aparecen en las boquillas para
identificar los dimetros de entrada y salida de los tres tipos de boquillas, adems de su
respectiva ubicacin en el sistema la cual se muestra en el diagrama de flujo (Figura
17). Tambin, se calcularon las cadas de presin 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 clculo se utiliz la formula para estimar
cadas de presin a travs de accesorios para lneas de flujo tomada de la Engineers
Guide to Spray Technology de los fabricantes de las boquillas Spraying Systems Co.
La Tabla 3 muestra los cdigos del fabricante y los dimetros de salida de las
boquillas.
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43Tabla 3. Dimetros de las boquillas segn los cdigos del fabricante.
CODIGO DE FABRICA DE LA BOQUILLA
DIAMETRO DE SALIDA (m)
6501 0,00066 400050 0.00046 500033 0.00038
Fuente: Spraying Systems Co. (2005)
3.4.1.3. Clculo del caudal mximo de fluido lubricante permitido en el sistema hidrulico de lubricacin:
Basado en el parmetro dado por la empresa CERVECERIA REGIONAL C.A, de
un mximo de consumo de lubricante de 40g de lubricante concentrado por cada
hectolitro de cerveza producido, se calcul el caudal mximo permisible que debe
manejar el sistema hidrulico.
3.4.2. Fase 2. Simulacin computarizada del sistema hidrulico basada en las condiciones operacionales de diseo
3.4.2.1. Desarrollo de la Simulacin Computarizada Se procedi a elaborar la simulacin computarizada usando el programa PIPEPHASE 8.1 creado por SimSci-Esscor. Para esto se introdujeron los datos
obtenidos en la fase 1 de la investigacin, mediante los siguientes pasos:
3.4.2.1.1. Seleccin del tipo de simulacin:
En la Figura 10 se observa la ventana donde se seleccion el tipo de simulacin
en el programa.
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44 Figura 10. Ventana de seleccin del tipo de simulacin.
Fuente: Fernndez (2007)
3.4.2.1.2. Seleccin del tipo de fluido:
En la Figura 11 se observa la ventana donde se seleccion el tipo de fluido en el
programa:
Figura 11. Ventana de seleccin del tipo de fluido.
Fuente: Fernndez (2007)
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453.4.2.1.3. Seleccin de las unidades de medida:
En la Figura 12 se observa la ventana donde se seleccionaron las unidades de
medida.
Figura 12. Ventana de seleccin de las unidades de medida.
Fuente: Fernndez (2007)
3.4.2.1.4. Introduccin de los datos de las propiedades fsicas 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 fsicas del fluido lubricante.
Fuente: Fernndez (2007)
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3.4.2.1.5. Introduccin de la informacin del sistema hidrulico obtenida en la parte 2 de la fase 1 de la investigacin en el programa de simulacin:
Siguiendo el diagrama de flujo (Figura 17), se realiz la simulacin en 17 partes o
simulaciones parciales para simplificar los clculos al programa PIPEPHASE 8.1 y para
evitar posibles errores. En sistema hidrulico se dividi en 17 partes que consisten en
los 16 ramales que posee el sistema hidrulico y una ltima parte que abarc la entrada
del fluido lubricante al sistema y las soluciones parciales obtenidas en las 16
simulaciones anteriores.
As, se colocaron los datos de la alimentacin como se muestra en la Figura 14,
tales como presin de entrada, temperatura del fluido y caudal mximo, luego se fueron
colocando cada una de las conexiones introduciendo los datos de las tuberas,
accesorios para tuberas y boquillas recolectados en la fase 1 (Figura 15), adems se
colocaron los empalmes correspondientes y finalmente se colocaron las salidas con sus
respectivos datos de caudal y presin obtenidos anteriormente (Figura 16), para las
presiones de salida de las boquillas se utiliz la presin manomtrica igual a cero psig,
para as indicarle al simulador que el fluido lubricante que sale de las boquillas va hacia
la atmsfera.
Al simulador se le colocaron los valores de las presiones atmosfricas como fijos
y los caudales como estimados, para que el simulador aportara los caudales y la
presin de entrada y caudal total en las simulaciones parciales.
En la dcimo sptima simulacin se coloc el caudal mximo de operacin del
sistema hidrulico en la alimentacin, as como tambin los caudales de salida de las
soluciones parciales de las simulaciones anteriores como datos fijos, y la presin de
entrada al sistema hidrulico junto con todas las dems presiones se colocaron como
datos estimados.
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47 Figura 14. Ventana para introducir los datos en la alimentacin del flujo en el sistema para la simulacin.
Fuente: Fernndez (2007)
Figura 15. Ventana para introducir los datos de las tuberas y accesorios para tuberas en cada una de las conexiones.
Fuente: Fernndez (2007)
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48 Figura 16. Ventana para introducir los datos de las salidas del sistema hidrulico con sus respectivos datos de caudal y presin obtenidos anteriormente.
Fuente: Fernndez (2007)
3.4.2.1.6. Corrida de la simulacin: Una vez introducidos todos los datos operacionales de diseo se procedi 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; tambin, se sumaron todos los
caudales de salida por las boquillas calculados por el simulador.
3.4.3. Fase 3. Validacin de la simulacin con los datos de diseo Una vez elaborado el modelo de simulacin se procedi a validar los resultados
con un criterio externo, en este caso los parmetros de diseo de las boquillas. Cuanta
ms relacin exista entre ambos criterios mayor validez tendr la simulacin. As, se
compararon los caudales de salida de las boquillas y las presiones de entrada a las
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49boquillas obtenidas en la simulacin con los datos de diseo de los fabricantes de las
mismas. Luego de calcular las desviaciones parciales, se realiz un promedio para
obtener uns validacin general del sistema. El mximo porcentaje de desviacin total
aceptado para validar la simulacin del sistema fue de 10%.
En la Tabla 4 se observan los datos de diseo de los tres tipos de boquillas
utilizadas en el sistema hidrulico. Adems, se compar la sumatoria de los caudales
que salen por las 204 boquillas medidos en campo con la sumatoria de los caudales
calculados por la simulacin.
Tabla 4. Datos de diseo de las boquillas utilizadas en el sistema hidrulico donde aparece la presin de entrada a la boquilla y su respectivo caudal.
CAUDALES (m3/h)
CDIGO
BOQUILLAS
100
(KPa)
200
(KPa)
300
(KPa)
400
(KPa)
500
(KPa)
600
(KPa)
700
(KPa)
1000
(KPa)
2000
(KPa)
3500
(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 ngulos de aspersin de diseo de las boquillas,
para las presiones de diseo del sistema hidrulico de lubricacin.
Tabla 5. ngulos de aspersin de las boquillas a las presiones de diseo.
CODIGO BOQUILLAS ANGULO DE ASPERSION
6501 65
400050 40
500033 50
Fuente: Spraying Systems Co. (2005)
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50Luego de verificada la capacidad del modelo en reproducir los datos de diseo
del sistema se procedi a obtener la presin mxima dada por el simulador para que el
sistema hidrulico no exceda el caudal mximo de diseo calculado anteriormente.
3.4.4. Fase 4. Elaboracin de recomendaciones para optimizar el sistema hidrulico actual de lubricacin
En esta fase se evalan y aportan las recomendaciones para mejorar el sistema, y as, alcanzar la presin adecuada que permitir mantener el caudal ptimo en cada
una de las boquillas. Adems de recomendar todos los cambios a los aspectos
importantes donde se haya detectado fallas, los cuales servirn para optimizar todo el
sistema hidrulico.
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51
CAPITULO IV ANLISIS DE LOS RESULTADOS
Se realiz la simulacin del sistema hidrulico de lubricacin de las bandas
transportadoras de la lnea uno de envasado de la Cervecera Regional, de acuerdo con
los objetivos planteados los resultados en cada fase de la investigacin fueron los
siguientes:
4.1. Fase 1. Bsqueda y captacin de datos operacionales del Sistema Hidrulico
4.1.1. Propiedades del fluido lubricante:
Densidad: 1000 Kg./m3
Viscosidad: 0.001050 Pa-sec
Se demostr 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 utiliz la misma viscosidad que posee el agua a la
temperatura de operacin tomada en campo, la viscosidad del agua a presin
atmosfrica es igual a 0.001050 Pa-sec (Perry, 2000).
Temperatura del fluido en el sistema hidrulico: 293.15 K
Capacidad Calorfica: 4.1813 KJ/Kg-C
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524.1.2. Recoleccin en campo de la informacin correspondiente al sistema hidrulico necesaria para la instalacin de la simulacin computarizada:
Para hacer posible este estudio fue necesario un levantamiento de las tuberas y
todos los elementos del sistema hidrulico:
4.1.2.1. Creacin del diagrama de flujo del sistema hidrulico:
Para el desarrollo de la simulacin fue necesaria la elaboracin del diagrama de
flujo del sistema hidrulico (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 lneas de color azul, los empalmes que bifurcan las conexiones
representados por crculos de color verde y las salidas del fluido del sistema hidrulico,
representadas por tringulos de tres colores diferentes, uno para cada tipo de boquilla,
rojo para las boquillas cdigo 6501, amarillo para las boquillas cdigo 400050 y morado
para las boquillas cdigo 500033.
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Figura 17. Diagrama de Flujo del Sistema Hidrulico de Lubricacin.
53
Fuente: Fernndez (2007)
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544.1.2.2. Identificacin de longitud, dimetro nominal, variacin de altura y cdula de las tuberas, tamao y tipo de accesorios:
En el Anexo 1 se muestran las longitudes, dimetros nominales y variaciones de
alturas de las tuberas, tambin tipo de accesorios utilizados en el sistema hidrulico los
cuales fueron recabados en campo, esta informacin se codific de acuerdo al
diagrama de flujo del sistema (Figura 17).
Tambin se observ que todas las tuberas y los accesorios son cdula 40 y se
utiliz la rugosidad especfica que posee por defecto el programa de simulacin la cual
es de 0,0457mm y todos los elementos fabricados en acero; la variacin de altura se
coloc positiva si la direccin 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 hidrulico:
Se observ taponamiento en algunas boquillas, las cuales fueron destapadas
para posteriormente medir su caudal.
En la Tabla 7 se presentan los caudales obtenidos en la medicin efectuada en
las boquillas del sistema hidrulico de lubricacin.
La sumatoria de los caudales medidos en campo de la Tabla 7 dio como
resultado un caudal total de entrada al sistema hidrulico de 1,78 m3/h.
4.1.2.4. Presin manomtrica de entrada del fluido al sistema hidrulico:
Se observ que la presin manomtrica de entrada al sistema hidrulico de
lubricacin flucta entre 68,95 KPa y 206,84 KPa.
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55 Tabla 7. Caudales de cada una de las boquillas medidos en campo.
CODIGO DE BOQUILLAS
CAUDAL (m3/h)
CODIGO DE BOQUILLAS
CAUDAL (m3/h)
CODIGO DE BOQUILLAS
CAUDAL (m3/h)
D001 0,014 D069 0,011 D137 0,0088 D002 0,0090 D070 0,0054 D138 0,0072 D003 0,010 D071 0,012 D139 0,0086 D004 0,010 D072 0,0078 D140 0,0059 D005 0,010 D073 0,016 D141 0,0046 D006 0,010 D074 0,0099 D142 0,0067 D007 0,010 D075 0,013 D143 0,0067 D008 0,010 D076 0,0088 D144 0,0082 D009 0,010 D077 0,0088 D145 0,0072 D010 0,010 D078 0,0088 D146 0,0072 D011 0,010 D079 0,012 D147 0,0062 D012 0,010 D080 0,0088 D148 0,0051 D013 0,010 D081 0,026 D149 0,0062 D014 0,010 D082 0,0088 D150 0,0046 D015 0,010 D083 0,017 D151 0,0082 D016 0,010 D084 0,0099 D152 0,0082 D017 0,010 D085 0,015 D153 0,0050 D018 0,010 D086 0,0077 D154 0,0050 D019 0,010 D087 0,012 D155 0,0072 D020 0,010 D088 0,0086 D156 0,0072 D021 0,010 D089 0,0046 D157 0,0072 D022 0,010 D090 0,0046 D158 0,0072 D023 0,010 D091 0,0084 D159 0,0072 D024 0,010 D092 0,0050 D160 0,0072 D025 0,010 D093 0,018 D161 0,0072 D026 0,010 D094 0,0090 D162 0,0059 D027 0,010 D095 0,0093 D163 0,0068 D028 0,010 D096 0,0099 D164 0,0072 D029 0,010 D097 0,0099 D165 0,0077 D030 0,010 D098 0,0088 D166 0,0077 D031 0,010 D099 0,0088 D167 0,0077 D032 0,010 D100 0,0088 D168 0,0077 D033 0,014 D101 0,011 D169 0,0077 D034 0,017 D102 0,0063 D170 0,0077 D035 0,012 D103 0,0059 D171 0,0077 D036 0,016 D104 0,015 D172 0,0065 D037 0,012 D105 0,018 D173 0,0088 D038 0,014 D106 0,0072 D174 0,0056 D039 0,011 D107 0,0061 D175 0,0075 D040 0,010 D108 0,010 D176 0,0051 D041 0,0099 D109 0,0062 D177 0,0082 D042 0,0162 D110 0,0086 D178 0,0078 D043 0,0090 D111 0,0045 D179 0,0046 D044 0,0090 D112 0,0084 D180 0,0072 D045 0,0090 D113 0,012 D181 0,0067 D046 0,0090 D114 0,0078 D182 0,0082 D047 0,0090 D115 0,0078 D183 0,0065 D048 0,0090 D116 0,0072 D184 0,0063 D049 0,0090 D117 0,0064 D185 0,0059 D050 0,0090 D118 0,011 D186 0,0054 D051 0,0090 D119 0,0058 D187 0,0065 D052 0,0090 D120 0,0062 D188 0,0072 D053 0,0090 D121 0,0068 D189 0,0077 D054 0,0090 D122 0,0077 D190 0,0098 D055 0,0090 D123 0,0082 D191 0,0063 D056 0,0090 D124 0,0072 D192 0,0054 D057 0,0090 D125 0,0072 D193 0,0042 D058 0,0090 D126 0,0090 D194 0,0050 D059 0,0090 D127 0,015 D195 0,0054 D060 0,0090 D128 0,0078 D196 0,0054 D061 0,0090 D129 0,0054 D197 0,011 D062 0,0090 D130 0,0036 D198 0,0056 D063 0,013 D131 0,0057 D199 0,0078 D064 0,012 D132 0,0041 D200 0,0093 D065 0,012 D133 0,0036 D201 0,0093 D066 0,012 D134 0,0051 D202 0,0093 D067 0,012 D135 0,0036 D203 0,0063 D068 0,0081 D136 0,0036 D204 0,0063
Fuente: Fernndez (2007)
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564.1.2.5. Tipo de boquillas y ubicacin en el sistema:
Se verificaron los cdigos de fbrica de las boquillas del sistema hidrulico en
campo, para determinar sus dimetros de salida segn la Tabla 3 y poder introducir esa
informacin al simulador. La Tabla 8 muestra los cdigos de las boquillas del sistema
hidrulico dados en el diagrama de flujo con sus respectivos cdigos del fabricante.
Los clculos de las cadas de presin y la obtencin del coeficiente de flujo para
las boquillas se encuentran en el Apndice 1. El coeficiente de flujo para cada tipo de
boquilla se expone en la Tabla 9.
4.1.3. Clculo del caudal mximo de fluido lubricante permitido en el sistema hidrulico de lubricacin:
Para calcular el caudal mximo de fluido lubricante permitido por la
CERVECERIA REGIONAL C.A, se realizaron los clculos que se encuentran en el
Apndice 2. El caudal mximo que se obtuvo fue de 1,8 m3/h.
4.2. Fase 2. Simulacin computarizada del sistema hidrulico basada en las condiciones operacionales de diseo
4.2.1. Tipo de Simulacin: El tipo de simulacin que se seleccion es Network Model.
4.2.2. Seleccin del Tipo de Fluido:
Se seleccion el tipo de fluido Liquid.
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57 Tabla 8. Identificacin de los cdigos del fabricante para cada una de las boquillas del sistema hidrulico.
CODIGO DE BOQUILLAS
CODIGO DE FABRICA
CODIGO DE BOQUILLAS
CODIGO DE FABRICA
CODIGO DE BOQUILLAS
CODIGO DE FABRICA
D001 400050 D069 400050 D137 400050 D002 400050 D070 400050 D138 400050 D003 6501 D071 400050 D139 400050 D004 6501 D072 400050 D140 500033 D005 6501 D073 400050 D141 500033 D006 6501 D074 400050 D142 500033 D007 6501 D075 400050 D143 500033 D008 6501 D076 400050 D144 400050 D009 6501 D077 400050 D145 400050 D010 6501 D078 400050 D146 400050 D011 6501 D079 400050 D147 400050 D012 6501 D080 400050 D148 500033 D013 6501 D081 6501 D149 500033 D014 6501 D082 400050 D150 500033 D015 6501 D083 400050 D151 400050 D016 6501 D084 400050 D152 400050 D017 6501 D085 500033 D153 400050 D018 6501 D086 500033 D154 400050 D019 6501 D087 400050 D155 400050 D020 6501 D088 400050 D156 400050 D021 6501 D089 400050 D157 400050 D022 6501 D090 400050 D158 400050 D023 6501 D091 400050 D159 400050 D024 6501 D092 400050 D160 400050 D025 6501 D093 6501 D161 500033 D026 6501 D094 400050 D162 500033 D027 6501 D095 400050 D163 500033 D028 6501 D096 400050 D164 400050 D029 6501 D097 400050 D165 6501 D030 6501 D098 400050 D166 400050 D031 6501 D099 400050 D167 400050 D032 6501 D100 400050 D168 400050 D033 400050 D101 6501 D169 400050 D034 400050 D102 500033 D170 400050 D035 400050 D103 6501 D171 400050 D036 400050 D104 6501 D172 500033 D037 400050 D105 6501 D173 400050 D038 400050 D106 500033 D174 400050 D039 6501 D107 500033 D175 500033 D040 400050 D108 400050 D176 500033 D041 400050 D109 400050 D177 500033 D042 400050 D110 400050 D178 500033 D043 6501 D111 400050 D179 500033 D044 6501 D112 500033 D180 500033 D045 6501 D113 500033 D181 500033 D046 6501 D114 500033 D182 500033 D047 6501 D115 500033 D183 500033 D048 6501 D116 500033 D184 500033 D049 6501 D117 500033 D185 400050 D050 6501 D118 400050 D186 500033 D051 6501 D119 500033 D187 500033 D052 6501 D120 500033 D188 400050 D053 6501 D121 500033 D189 400050 D054 6501 D122 400050 D190 400050 D055 6501 D123 400050 D191 500033 D056 6501 D124 400050 D192 500033 D057 6501 D125 400050 D193 500033 D058 6501 D126 400050 D194 500033 D059 6501 D127 500033 D195 500033 D060 6501 D128 500033 D196 500033 D061 6501 D129 500033 D197 6501 D062 6501 D130 500033 D198 400050 D063 400050 D131 500033 D199 400050 D064 400050 D132 500033 D200 400050 D065 400050 D133 500033 D201 400050 D066 400050 D134 500033 D202 400050 D067 400050 D135 500033 D203 400050 D068 500033 D136 500033 D204 400050
Fuente: Fernndez (2007)
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58 Tabla 9. Coeficientes de flujo para cada tipo de boquilla usada en el sistema hidrulico.
CODIGO DE FABRICA DE LA BOQUILLA
COEFICIENTE DE FLUJO
6501 0,98
400050 0,98
500033 0,98
Fuente: Fernndez (2007)
4.2.3. Seleccin de las unidades de medida:
Se seleccion el (SI) Sistema Internacional.
4.2.4. Introduccin de los datos de las propiedades fsicas del fluido lubricante:
Se introdujeron los datos de las propiedades fsicas del fluido lubricante
presentadas en la fase 1 de la investigacin.
4.2.5. Introduccin de la informacin del sistema hidrulico obtenida en la parte 2 de la fase 1 de la investigacin en el programa de simulacin:
Se crearon las 17 partes de la simulacin basndose en los datos operacionales
de diseo recabados en la fase uno de la investigacin y siguiendo el diagrama de flujo
del proceso.
En la Figura 18 se muestra la primera parte del sistema hidrulico de lubricacin
que fue simulada, la misma se encarga de lubricar las bandas transportadoras de
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59botellas del rea de ENTRADA A LA LAVADORA DE BOTELLAS, sta corresponde a
las boquillas desde la D001 hasta la D062.
Figura 18. Primera parte de la simulacin del sistema hidrulico de lubricacin, rea de entrada a la lavadora.
Fuente: Fernndez (2007)
En la Figura 19 se observa la segunda parte del sistema hidrulico simulada,
sta se encarga de lubricar el rea de ENTRADA DE LA LLENADORA, y corresponde a
las boquillas desde la D063 hasta la D075.
Figura 19. Segunda parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de entrada a la llenadora.
Fuente: Fernndez (2007)
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60En la Figura 20 se observa la tercera parte del sistema hidrulico simulada, sta
se encarga de lubricar el rea de SALIDA DEL INSPECTOR DE VACO, y corresponde
a las boquillas desde la D076 hasta la D084.
Figura 20. Tercera parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de salida del inspector de vaco.
Fuente: Fernndez (2007)
En la Figura 21 se observa la cuarta parte del sistema hidrulico simulada, sta
se encarga de lubricar el rea de SALIDA DE LA LAVADORA Y ENTRADA AL
INSPECTOR DE VACO, y corresponde a las boquillas desde la D085 hasta la D105.
Figura 21. Cuarta parte de la simulacin del sistema hidrulico de lubricacin, rea de salida de la lavadora y entrada al inspector de vaco.
Fuente: Fernndez (2007)
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61En la Figura 22 se observa la quinta parte del sistema hidrulico simulada, sta
se encarga de lubricar el rea 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 simulacin del sistema hidrulico de lubricacin, rea de salida de la llenadora y entrada al pasteurizador.
Fuente: Fernndez (2007)
En la Figura 23 se observa la sexta parte del sistema hidrulico simulada, sta se
encarga de lubricar el rea de SALIDA DEL PASTEURIZADOR, y corresponde a las
boquillas desde la D118 hasta la D136.
Figura 23. Sexta parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de salida inicial del pasteurizador.
Fuente: Fernndez (2007)
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62En la Figura 24 se observa la sptima parte del sistema hidrulico simulada, sta
se encarga de lubricar el rea de SALIDA DEL PASTEURIZADOR, y corresponde a las
boquillas desde la D144 hasta la D154.
Figura 24. Sptima parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de salida de la parte alta del pasteurizador.
Fuente: Fernndez (2007)
En la Figura 25 se observa la octava parte del sistema hidrulico simulada, sta
se encarga de lubricar el rea 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 simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de salida de la parte alta del pasteurizador y entrada al inspector de nivel.
Fuente: Fernndez (2007)
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63En la Figura 26 se observa la novena parte del sistema hidrulico simulada, sta
se encarga de lubricar el rea de ENTRADA A LA EMPACADORA, y corresponde a las
boquillas desde la D180 hasta la D185.
Figura 26. Novena parte de la simulacin del sistema hidrulico de lubricacin, rea de la entrada a la empacadora.
Fuente: Fernndez (2007)
En la Figura 27 se observa la dcima parte del sistema hidrulico simulada, sta
se encarga de lubricar el rea de ENTRADA A LA EMPACADORA, y corresponde a las
boquillas desde la D174 hasta la D179.
Figura 27. Dcima parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de la entrada a la empacadora.
Fuente: Fernndez (2007)
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64En la Figura 28 se observa la dcima primera parte del sistema hidrulico
simulada, sta se encarga de lubricar el rea de SALIDA DEL PASTEURIZADOR, y
corresponde a las boquillas desde la D140 hasta la D143.
Figura 28. Dcima primera parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de la salida del pasteurizador.
Fuente: Fernndez (2007)
En la Figura 29 se observa la dcima segunda parte del sistema hidrulico
simulada, sta se encarga de lubricar el rea de ENTRADA A LA EMPACADORA, y
corresponde a las boquillas desde la D169 hasta la D171.
Figura 29. Dcima segunda parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de entrada a la empacadora.
Fuente: Fernndez (2007)
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65 En la Figura 30 se observa la dcima tercera parte del sistema hidrulico
simulada, sta se encarga de lubricar el rea de ENTRADA A LA EMPACADORA, y
corresponde a las boquillas desde la D166 hasta la D168.
Figura 30. Dcima tercera parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de entrada a la empacadora.
Fuente: Fernndez (2007)
En la Figura 31 se observa la dcima cuarta parte del sistema hidrulico
simulada, sta se encarga de lubricar el rea de ENTRADA A LA EMPACADORA, y
corresponde a las boquillas desde la D161 hasta la D163.
Figura 31. Dcima cuarta parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de entrada a la empacadora.
Fuente: Fernndez (2007)
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66 En la Figura 32 se observa la dcima quinta parte del sistema hidrulico
simulada, sta se encarga de lubricar el rea de ENTRADA A LA EMPACADORA, y
corresponde a las boquillas desde la D155 hasta la D157.
Figura 32. Dcima quinta parte de la simulacin del sistema hidrulico de lubricacin, rea de entrada a la empacadora.
Fuente: Fernndez (2007)
En la Figura 33 se observa la dcima sexta parte del sistema hidrulico simulada,
sta se encarga de lubricar el rea de ENTRADA A LA EMPACADORA, y corresponde
a las boquillas desde la D158 hasta la D160.
Figura 33. Dcima sexta parte de la simulacin del sistema hidrulico de
lubricacin, rea de entrada a la empacadora.
Fuente: Fernndez (2007)
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67 En la Figura 34 se observa la dcima sptima parte del sistema hidrulico
simulada, en sta se coloc la entrada principal de fluido lubricante al sistema, los datos
obtenidos de caudal y presin de las simulaciones parciales anteriores y los datos de
las boquillas D137, D138, D139, D164, D165, D172 y D173.
Figura 34. Dcima sptima parte del sistema hidrulico simulada.
Fuente: Fernndez (2007)
4.2.6. Corrida de la Simulacin:
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 presin de
entrada al sistema hidrulico.
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 hidrulico 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
validacin de las simulaciones.
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68 Tabla 10. Resultados de los caudales de cada una de las boquillas aportados por el simulador.
CODIGO DE BOQUILLAS
CAUDAL (m3/h)
CODIGO DE BOQUILLAS
CAUDAL (m3/h)
CODIGO DE BOQUILLAS
CAUDAL (m3/h)
D001 0,0049 D069 0,011 D137 0,0088 D002 0,0049 D070 0,011 D138 0,0072 D003 0,010 D071 0,011 D139 0,0086 D004 0,010 D072 0,011 D140 0,0067 D005 0,010 D073 0,011 D141 0,0067 D006 0,010 D074 0,011 D142 0,0067 D007 0,010 D075 0,011 D143 0,0067 D008 0,010 D076 0,0099 D144 0,0082 D009 0,010 D077 0,0099 D145 0,0082 D010 0,010 D078 0,0099 D146 0,0081 D011 0,010 D079 0,0099 D147 0,008 D012 0,010 D080 0,0099 D148 0,0053 D013 0,010 D081 0,0099 D149 0,0053 D014 0,010 D082 0,0099 D150 0,0053 D015 0,010 D083 0,0099 D151 0,0079 D016 0,010 D084 0,