Optimizacion del sistema hidraulico de lubricacion

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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ADOS

ii

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ADOS

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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v

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


Figura 33. Dcima sexta parte de la simulacin del sistema hidrulico de


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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xi

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


Presentar las recomendaciones para optimizar el sistema hidrulico de lubricacin de las bandas transportadoras de botellas en la lnea 1


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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26

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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30

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).

32

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.

33

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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36

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.


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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.


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.


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46

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.


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


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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.


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


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


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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


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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


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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


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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


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.


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.


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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.


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.


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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.


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.


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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


Figura 24. Sptima parte de la simulacin del sistema hidrulico de

lubricacin, rea de salida de la parte alta del pasteurizador.


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.


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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


Figura 26. Novena parte de la simulacin del sistema hidrulico de lubricacin, rea de la entrada a la empacadora.


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


Figura 27. Dcima parte de la simulacin del sistema hidrulico de

lubricacin, rea de la entrada a la empacadora.


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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.


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


Figura 29. Dcima segunda parte de la simulacin del sistema hidrulico de

lubricacin, rea de entrada a la empacadora.


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65 En la Figura 30 se observa la dcima tercera parte del sistema hidrulico



Figura 30. Dcima tercera parte de la simulacin del sistema hidrulico de



En la Figura 31 se observa la dcima cuarta parte del sistema hidrulico



Figura 31. Dcima cuarta parte de la simulacin del sistema hidrulico de



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66 En la Figura 32 se observa la dcima quinta parte del sistema hidrulico



Figura 32. Dcima quinta parte de la simulacin del sistema hidrulico de lubricacin, rea de entrada a la empacadora.


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



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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.


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,

Optimizacion del sistema hidraulico de lubricacion

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