Presentacion Andreina (01!02!2014)Con Animaciones

PARTICIPANTES:

LEON EDGAR

MARMOL ANDREINA

RAMOS SHEYLA

REDISEÑO DE UN SISTEMA PARA LA ELABORACIÓN DE PRODUCTOS

COSMÉTICOS EN CALIENTE EN LA EMPRESA “INDUSTRIAS VIELMOR,C.A.”

ASESORING. ALBERTO GARCIA

CONTENIDO

1. OBJETIVOS

2. JUSTIFICACION

3. DESCRIPCION DEL PROYECTO

4. FUNDAMENTOS METODOLOGICOS

5. DESCRIPCION TECNICA DEL PROCESO Y DIAGRAMA DE FLUJO

6. DISEÑO DE EQUIPOS

7. DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS

8. DISEÑO DE LAS ESTRATEGIAS DE CONTROL DE LAS VARIABLES DE PROCESO

9. GESTIÓN AMBIENTAL DE DESECHOS Y SUSTANCIAS TÓXICAS

10. COSTOS DE OPERACION

11. CONCLUSIONES

12. RECOMENDACIONES

2

PROBLEMA Proceso obsoleto existente en la fabrica de productos cosméticos de la empresa

Industrias Vielmor, C.A. El proceso original consta de 02 marmitas de capacidad 1800 kg, cada una y 01 fundidora de grasa manual de 500 kg de capacidad.

Se propone un sistema de calentamiento indirecto mediante vapor a través de una caldera pirotubular y un sistema de enfriamiento a través de una torre de tiro inducido.

1. Determinar el consumo de vapor necesario de los equipos involucrados en el proceso aplicando balances de materia y energía, tomando en cuenta el incremento de producción

2. Elaborar el diagrama de flujo del proceso del sistema de calentamiento y enfriamiento de la planta productora de cosméticos.

3. Establecer un modelo de cálculo para el diseño y dimensionamiento de los equipos involucrados en el sistema de calentamiento y enfriamiento.

OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECIFICOS

Rediseñar el Sistema de Elaboración de Productos Cosméticos, con el fin de incrementar la producción de cremas para el cuidado del cabello, en Industrias Vielmor, ubicada en Carrizal- Edo. Miranda.

3

JUSTIFICACION

En Venezuela, una cultura enfocada en el ahorro y optimización de los recursos, se marca la tendencia de cuidado y uso racional de la energía, por lo que se propone realizar un rediseño del sistema de calentamiento y enfriamiento de Industrias Vielmor, C.A.

Incrementando la eficiencia energética

se obtiene la reducción de costos en combustible y

electricidad y se reducen las emisiones

contaminantes.

Beneficios del proyecto

Incrementar la producción

consiguiendo tiempos de

calentamiento y enfriamiento más

óptimos adecuados a la

producción.

4

Impulsar el desarrollo de la industria de cosméticos a nivel nacional

DESCRIPCION DEL PROYECTO

Los sistemas de calentamiento y enfriamiento son considerados críticos; ya que, de estos dependen todos los procesos de manufactura que se dan dentro de las instalaciones de la fábrica.

El Sistema propuesto para la preparación de productos cosméticos consta de dos procesos

Calentamiento indirecto a través de vapor (Caldera)

Enfriamiento a través de una torre (tiro inducido)

5

Directo por Mecheros

Actualmente el sistema de calentamiento

o Peligros de incendio.o Generación de gases molestos.o Descomposición de las

sustancias generada por la inexistente distribución del calor.

o Poca eficiencia en el uso del calor.

Inconvenientes

Alcanzar niveles de productividad que garanticen la participación de

Industrias Vielmor dentro del mercado nacional y se distinga

por ofrecer una competitiva relación precio-calidad

Vocación Productiva

6

DIAGRAMA DE PROCESO ACTUAL INDUSTRIAS VIELMOR

CC CC2

M1 M2C

750 KG

750 KG

F

750 Kg

750 Kg

M1 Y M2 MARMITAS

(1800kg)

F FUNDIDORAS

(500 kg)

TKTANQUE DE AGUA

NO TRATADA(70m^3)

C(CHILLER)

COMPARACIONES ENTRE LA PRODUCCION ACTUAL VERSUS PROPUESTA

PRODUCCION ACTUALPROPUESTA DE PRODUCCION

7

PRODUCTO

Cantidad

Lotes de

1800 Kg

Kg /

día

Kg /

Sem

Kg

/Mes

Crema para

Peinar 150 (g)

2 3600 18000 72000

Tratamiento

Intensivo

Thermo Five

240 (g)

3 5400 27000 108000

PRODUCTOKg /

dia

Kg

/Sema

Kg

/Mes

%

Aumento

Crema para

Peinar 150 (g)

9600 48000 192000 166

Tratamiento

Intensivo

Thermo Five

240 (g)

14069 70345,2 281380,8 161

8

COMPARACIÓN ENTRE LOS SISTEMAS DE CALENTAMIENTO PROPUESTOS

Sistema de Calentamiento por Vapor

Sistema de Calentamiento por Aceite

• No descompone tan fácilmente las sustancias como un proceso directo de calentamiento

• Consiste en un circuito cerrado de intercambio de calor en el que se utiliza aceite térmico como medio de calentamiento

• No es tóxico a su manipulación • Éste tipo de calentamiento sirve para procesos que requieren temperaturas hasta 250 C

• Su finalidad es calentar las sustancias a temperaturas no mayor a 120°C, y mantenerla constante a 100°C a presión atmosférica o presiones superiores.

• Éste procedimiento no debe alcanzar la temperatura de ebullición del aceite para evitar su descomposición

• Puede ser reutilizado en el proceso de generación de vapor o cualquier otro proceso que requiera agua desmineralizada, al ser condensado.

• Es altamente contaminante.

9

FUNDAMENTOS METODOLOGICOS

Dos Fases

Inicialmente se desarrolló una

evaluación de los equipos y

maquinarias adecuadas a la

empresa.

Se presentan las propuestas de las mejoras tecnológicas para generar

una operatividad con mayor eficiencia.

REDISEÑAR UN SISTEMA PARA LA ELABORACIÓN DE PRODUCTOS COSMÉTICOS EN CALIENTE EN LA EMPRESA “INDUSTRIAS

VIELMOR,C.A.”

De acuerdo a lo Planteado de:

Se trata de una investigación interactiva el cual consiste en modificar el sistema estudiado, generando y aplicando sobre él una intervención

especialmente diseñada.

En atención a esta modalidad se introducen 2 fases

DIAGRAMA DE FLUJO PRINCIPAL ( DFP) 1/2

DIAGRAMA DE FLUJO PRINCIPAL ( DFP) 2/2

11

TANQUE DE AGUA ALIMENTACION A LA

CALDERA (TK2)

LINEA DE OPERACION:Fase

(2)FLUJO DE AGUA NO TRATADALiquida

Flujo másico (kg/h) 4790

Presión (PSI) 30

Temperatura (°C) 25

Flujo volumétrico (m^3/h)

4,79

Densidad (kg/m^3) 1000

6

TK2

A

B

H

5

Modelo Capacidad (gln)

WRH3648

211

1WA 1WB

2LA

2LB

3HA

10C 20 20D

36 38 48 53 63 2 (1) (2) 1-1/4”

(2) 2

22W 23 25 26 27 28 29

5/8x24

(2) 2

¾ ¾ 3 1-1/4

(2)-2

Dimensiones en pulgadas

12

PLANTA DE TRATAMIENTO DE

AGUA DESMINERALIZADA


(5)F. DE AGUA DESMINERALIZADA

LiquidaFlujo másico (kg/h) 4790

Presión (PSI) 30



4,79


52

CZ CR CC CC2

2’’

Condiciones de Operación para la Resina Catiónica Fuerte Sódica DOWEX HCR-S

Modelo 30-1

Temperatura máxima de trabajo (°C) 150°C

Diámetro (m) 0,54

Rango de pH de Trabajo 0-14

Altura del Tanque (0.79-2.49) m

2,3

Volumen mínimo del tanque (m3) 1,06

NaCl (10-26)% 20%

Volumen del Tanque regenerante (gln) 175

13

CALDERA PIROTUBULAR (B)


(1) F. VAPOR SATURADOVapor saturado

Flujo másico (kg/h) 958,8

Presión (PSI) 100



261,168

Densidad (kg/m^3)

3.664


(6) AGUA ALIMENTACION C.Liquida


Presión (PSI) 30


Flujo volumétrico (m^3/h) 0,22845

Densidad (kg/m^3) 994,08

1

B

B

6

1"

2’’

14

Equipo

Potencia

Nominal

BoHP

Modelo

Potencia Nominal

BoHP

Longitud Total

K(cm)

Ancho

TotalS

(cm)

Diámetro de la Chimen

eaN

(cm)

Altura de la

ChimeneaM

(cm)

Peso de la

Caldera

(kg)

Contenido de Agua

(gln)

Caldera

BHP de caldera

= 47923,

44 kcal/h / 8.435 kcal/h HP = 56,18

JH-60 60 286 148.7 25,4 170,3 3836 402

(Catalogo Incineradores Mega)ESPECIFICACIONES TECNICAS

15

Caracteristicas Manifold

Velocidad del vapor (m/s)

8

Diametro (plg) 4

Caida de presion (psi) manifold –marmitas/fundidoras

3.1

Material Acero al carbono

LINEA DE OPERACION:

Fase

(1) Flujo vapor

principalVAPOR

Flujo másico (kg/h)

958.8

Presión (PSI) 100

Temperatura (°C)

165

LINEA DE OPERACION:

Fase

(11) Flujo vapor

secundarioVAPOR


479.4

Presión (PSI) 100

Temperatura (°C)

165

LINEA DE OPERACION:

Fase

(4) Flujo condensado

LIQUIDO


95.88

Presión (PSI) 100

Temperatura (°C)

165

MANIFOLD

MANIFOL ( DVM)

16

17

Simulación del proceso de elaboración de productos cosméticos en Industrias Vielmor, c.a. (simulador usado: Hysys 6.0 – calculo del calor

requerido por marmitas y fundidoras)

Calor 1

Calor Fundidor Calor 1

Caracteristicas Marmitas

Vf (m^3) 5.5

H (m) 2.3

Di (m) (recipiente) 1.75

De (m) (chaqueta) 1.80

A(m^2) 15.4Material Acero Inoxidable

Tipo 304 (UNS S30400)

Fondo Plano

LINEA DE OPERACION:

Fase

(11) Flujo vapor

secundarioVAPOR

Flujo másico (kg/h)/Marmita

452.9

Presión (PSI) 30

Temperatura (°C) 110Calor requerido (Kj/h)/Marmita

935800

LINEA DE OPERACION:

Fase

(12) Flujo de vapor por condensar

VAPORFlujo másico (kg/h)/Marmita

451.03

Presión (PSI) 30



(8) Flujo condensado

LIQUIDOFlujo másico (kg/h) / Marmita

1.87

Temperatura (°C) 48.8

MARMITAS 1 y 2

18

Caracteristicas Fundidora 1Vf (m^3) 0.673H (m) 1.16Di (m) (recipiente) 0.870De (m) (chaqueta) 0.914A(m^2) 3.76Material Acero

Inoxidable Tipo 304 (UNS

S30400)

Fondo Plano

LINEA DE OPERACION:

Fase

(11) Flujo vapor

secundarioVAPOR

Flujo másico (kg/h)/Fundidora

26.53

Presión (PSI) 30

Temperatura (°C)

110

Vapor Saturado

Calor requerido (Kj/h)/Fundidora

54820

LINEA DE OPERACION:

Fase

(12) Flujo de vapor por condensar

VAPORFlujo másico (kg/h)/Fundidora

26.02

Presión (PSI) 30

Temperatura (°C) 110Vapor Saturado


(8) Flujo condensad

o LIQUIDO

Flujo másico (kg/h)/fundidora

0.51

Temperatura (°C)

48.8

Liquido Saturado

FUNDIDORAS 1 y 2

19

Caracteristicas Agitador Marmitas

Selección del agitador Tipo Ancla

Separación entre paletas (m) 0.35

Longitud total de la paleta (m) 1.6

Diámetro del impulsor (m) 1.4

Potencia entregada por el impulsor (W) 1.567 * 10^4

Potencia especifica por unidad de masa

(W)

3,264

AGITADORES

Caracteristicas Agitador Fundidoras

Selección del agitador Tipo Ancla

Separación entre paletas 0,29

Longitud total de la paleta 0.70

Diámetro del impulsor 0,24

Potencia entregada por el impulsor (W) 164,892

Potencia especifica por unidad de masa

(W)

0,38

20

Caracteristicas Condensador

Flujo entrada (12)Vapor saturado (kg/h)

954,1

Flujo salida (liquido saturado (8) (kg/h) 863,833

Presion ( PSI) 30Longuitud (m) 1,82Diametro coraza (m) 0,60Numero de tubos 51Perdida carga total (PSI) 2,996*10^-5

Balance de Energia CALOR y FLUJOS MASICOS

calor en fase Enfriamiento (Kj/h) 4,39*10^4

Calor en la fase de condensacion del vapor (Kj/h) -2,151*10^6

Calor en La fase de enfriamiento del Liquido (Kj/h) 1,596*10^5

Calor Total (Kj/h) -1,903*10^6

Flujo de liquido condensado (kg/h)

863,833

Flujo del liquido a la entrada del condensador (kg/h) 2,1890*10^4

ϕ1 mc Cpv θce θeb-( ):=

ϕ2 mc- ΔHv:=

ϕ3 mc Cpl θeb θcs-( ):=ϕt ϕ1 ϕ2+ ϕ3+:=

mvfϕt

ΔHv:=

Condensador de vapor horizontal

C 8

G12

7

77°F (25°C)

140°F(60°C)119.291

(48.49°c)

230°F(110°C)

2’’

21


(12) F. VAPOR POR CONDENSARVapor saturado


Presión (PSI) 30



1154,52



(8) F. CONDENSADO (M Y F,C)Liquido saturado


Presión (PSI) 30



0,95885


CONDENSADOR DE VAPOR (C)

22

TORRE DE ENFRIAMIENTO

Caracteristicas Torre de enfriamiento de tiro forzadoAltura (m) 2,74

Flujo entrada (m3/h) 21,89

Presion ( PSI) 30Area (m^2) 2,98Temperatura de agua caliente (°C) 68,30Temperatura de agua fria (°C) 25Perdida carga total (Lbf/plg^2) 2,996*10^-5

ancho (m) 1,95


(7) F. A. RETORNO CHAQUETALiquido

Flujo másico (kg/h) 21890

Presión (PSI) 30

Temperatura (°C) 68,30


22,82


aire

aire

P01

CT

F

G

7

PM1/M2/F1/F2

G2

G1

77 °F(25°C)

154.97 °F(68.30 °C)

3hp

2’’

23

24

DISEÑO DE LAS ESTRATEGIAS DE CONTROL DE LAS VARIABLES DE PROCESO

Equipo Variable a Controlar

Variable a Manipular

Caldera Nivel de aguaPresión del vapor

Humos de la chimenea

Controlador de NivelVálvula reguladora de presión.Analizador electrónico (Bacharac 300)

Trampas Cantidad de condensado

Trampa de condensado

Líneas de Distribución Flujo de Vapor Válvulas de bola

Tanque de agua de alimentación

Nivel de agua y Presión

Sensores de Nivel y Bombas de Presión Continua

Torre de enfriamiento Nivel de agua (piscina) Controlador de Nivel

Las principales variables a controlar en el proceso, son la temperatura del vapor, la temperatura de la Fase acuosa y oleosa,

la temperatura de la mezcla y la temperatura del agua de enfriamiento.

25

GESTIÓN AMBIENTAL DE DESECHOS Y SUSTANCIAS TÓXICAS

Reglamento Sobre Emisión de Contaminantes Atmosféricos Provenientes de Calderas y Hornos de Tipo Indirecto

Emisiones de Contaminantes Atmosféricos provenientes de Calderas y Hornos

Clasificación de CalderasCategoría

A B C D

Capacidad de

producción de vapor

(kg/h)

Más de

7500

De 2000 a

7500

inclusive

Más de 70 a 2000

inclusive

Menor o igual a

70

Área (m2) superficie de

calefacción

Más de

200

De 60 a

200

inclusive

Más de 2 a 60

inclusive

Menor o igual a 2

26

Emisiones permitidas en mg/m3 cuando se utilizan combustibles líquidos y gaseosos

GRANDES MEDIANOS PEQUEÑOS

A B C,D

135 150 175

Para calderas se clasifican según el Decreto Ejecutivo No. 26789-MTSS: Reglamento de Calderas, La Gaceta Nº 65 del 2 de abril de1998 y sus reformas

. Clasificación de las Calderas versus el combustible empleado

Calderas y Hornos que empleen combustibles fósiles

A B C,D

Bunker 550 580 600

Diesel 200 200 220

Gasoleo 420 420 420

Kerosene 150 150 150

Gas LP 170 170 Exentos

Las calderas se clasifican de acuerdo al Decreto Ejecutivo Nº 26789-MTSS: Reglamento de Calderas, La Gaceta Nº 65 del 2 de abril de 1998 y sus reformas. Valores superiores al 0,20 % en masa de nitrógeno por cada 0,10 en masa. máxima de 0,20 % en masa de nitrógeno total en el bunker. En caso de se incrementa el valor de aceptación a razón de 100 mg/m3 (TPN) por cada 0,10 en masa.

27

LEYES Y NORMAS

Ley de Residuos y Desechos Sólidos. Ley Orgánica del Trabajo (LOT). Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio

Ambiente de Trabajo. LOPCYMAT

PLAN DE GESTIÓN DE RESIDUOS, DESECHOS Y MATERIALES PELIGROSOS

Tecnología de Control de Contaminantes

CO2Mejoramiento

de los Combustibles

28

COSTOS DE OPERACIONComo podemos estimar los costo de los equipos?

Identificar los

insumos

En los costos de

generación de vapor de la caldera

1

2

Suministro de agua

3 Costos

29

COSTOS DE OPERACION

Costo de la mano de obra utilizada en la planta de

elaboración de productos cosméticos

Personal N°Gastos anual

(BsF.)

Operadores 16 576000

Encargados de

Área 5 360000

Total 936000

Gastos Fijos para producir 30 toneladas diarias de

productos cosméticos.

ServicioMonto

(BsF.)

MANO DE OBRA 936000

ELECTRICIDAD 10160,52

AGUA 48600

ASEO URBANO 5064

TELEFONO 9600

TRANSPORTE 1584000

Terreno 0

Total (BsF)

2593424,

52

30

EQUIPO COSTO

(BsF)

COSTO

($)

1Caldera Pirotubular 350000,00 30973,50

2Torre de Enfriamiento 107307,12 9496,20

3Marmitas (2) 1430000,00 126548,70

4Fundidoras (2) 400000,00 35398,20

5Agitadores marmitas (2) 80000,00 7079,64

6Agitadores fundidoras (2) 30000,00 2654,86

7Manifold 4” 340000 30088,49

TOTAL DE INVERSION INICIAL

EN EQUIPOS

2397307,12 212151,10

Costo de los diferentes equipos que intervienen en el sistema de elaboración de productos cosméticos

31

Costos de inversión total para producir 30 toneladas diarias de productos cosméticos

Costo (BsF)

Mano de obra 936000,00

Electricidad 10160,52

Agua 48600,00

Aseo Urbano 5064,00

Teléfono 9600,00

Transporte 1584000,00

Equipos 2397307,12

Inversión total 4990731,64

32

CONCLUSIONES

Se propone un sistema indirecto de calentamiento mediante vapor para reemplazar el sistema de calentamiento directo (mechero) actual de producción de cremas para el cabello.

Se demostró con el simulador (hysys) que el calor calculado por balance de energía manual corresponde al calor requerido por el sistema que se esta proponiendo.

Se modificó el diagrama de flujo del proceso existente. Con el calor calculado, fue posible seleccionar una caldera pirotubular de

mediana presión con una potencia 60 BoHP. Se seleccionó una torre de enfriamiento de tiro inducido, para sustituir el

sistema de enfriamiento a través de un chiller. Se seleccionó un suavizador de agua de intercambio iónico en lugar de

ósmosis inversa, tomando en cuenta que: la calidad del agua que requiere la caldera seleccionada son alcanzados con dicho tratamiento, además de que la producción de vapor que se obtiene por una caldera de 60 BoHP no requiere la purificación que ofrece la osmosis inversa como lo requeriría una caldera de mayor capacidad.

Se diseño el impulsor rotatorio requerido por el proceso de fabricación para las marmita y fundidoras.

33

RECOMENDACIONES

Se recomienda la instalación de una planta de tratamiento de aguas residuales donde estén (efluentes industriales, laboratorio y de servicio generado en la planta).

Para evitar problemas de corrosión, incrustaciones, espumeo y arrastre, el agua de alimentación deberá ser analizada periódicamente.

Se recomienda la automatización en el área de fabricación de cosméticos para mejorar su calidad y productividad final.

34

Gracias por su

Atención

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