Presentación_Horno Basculante Para Fundición

8/10/2019 Presentacin_Horno Basculante Para Fundicin

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Diseo y Clculo de Horno Basculantepara Fusin de Hierro Gris.

Capacidad 500Kg.

Ramiro Edwin Fernndez Fuentes

Proyecto de Grado

Carrera de Ingeniera Mecnica


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Generalidades ...

Antecedentes,Objetivos y Justificacin ...


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Fundamento Terico

Principios del Estudio ...


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Fundamento Terico

Combustin

Aire

Gas Natural


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Fundam

entoTe

rico

Caractersticas de la Combustin

Relacin aire - combustible

Temperatura de ignicin

- 650 750 C

Lmites de inflamabilidad

- lmin = 5,61

- lmax= 22,30

Temperatura terica = 1876 C

Combustin (cont..)


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Fundam

entoTe

rico

Calor disponible

Diagrama de Sankey


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Fundam

entoTe

rico

Calor disponible para un gas natural con

poder calorfico de 1 000 Btu/pie3


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Hornos

Construccin

Cmara de combustin

Materiales de construccin

Fundam

entoTerico


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Quemadores

Funciones

Definiciones comunes

Clasificacin

Precalentamiento del aire

Ventiladores centrfugosFundam

entoTe

rico


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Gestin de Mantenimiento

Anlisis de riesgos

- Consecuencias operacionales

- Consecuencia en la seguridad

- Consecuencia en los costos

Fundam

entoTe

rico


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Partes crticas

FundamentoTer

ico

CatastrficaFatalModeradaInsignificanteProbab.

Gravedad

Improbable

Remota

Ocasional

Frecuentes

Muy Frecuentes

Aceptable

Inaceptable


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Parmetrosde Diseo

Capacidad,...


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Capacidad Mxima = 500 Kg

Temperatura de Trabajo

PARMETROS DE DISEO

% CarbonoTemperatura del

lquidus CSobrecalentamientosobre el lquidus C

2,52 1 295 160

3,04 1 245 210

3,60 1 175 280

Temperatura adoptada = 1 649 C


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Calor de fusin y recalentamiento

Parmet

rosdeDiseo

Calor sensible Calor sensibleCalor latente

Temperatura de

Ebullicin

Temperatura de

Recalentamiento

Temperatura de

Fusin

T

Q


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Parmet

rosdeDiseo

Q = W * Cp * T

Q = C * W

Calor sensible

Calor latente

Calor til

Q = 2 004 600 KJ


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Composicin volumtrica del aire asumida:

21% O2y 79% N2. Por tanto:

ParmetrosdeDi

seo

1 mol O2+ 3,76 mol N2= 4,76 mol aire

Reaccin estequiomtrica del metano (CH4)

CH4+ 2 ( O2+ 3,76 N2) CO2+ 2 H2O + 7,52 N2

CH4 = 9,52


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Gas natural

ParmetrosdeDi

seo GN = 9,8

De la ecuacin de estado de los gases perfectos:T2= 288,15 K y P2= 72,90 KPa

v2= 1,33 v1

GNS = 13

Considerando un exceso de aire del 10%:

= 15


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Ingeniera del Proyecto

Subdivisin.....


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INGENIERA DEL PROYECTO

Introduccin


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Diseo y Clculo delSistema de Combustin

Calor disponible:

- Qd= 2 054 715 KJ

Volumen de combustible:

- Vg= 249 m3

Volumen de aire:

- Vaire= 3 735 m3

Gasto de combustible:

Gasto de aire:

Ingenier

adelPro

yecto

hm5,41V

3

g

hm5,622V

3

aire


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Cmara de combustin

Donde: V = Volumen de la cmara (m3)

Q = Potencia calorfica (1 633 316 KJ/h)

Qv= Carga volmica (7 747 069 KJ/hm3

)

V = 0,21 m3 715 x 1 180 mm

Ingenier

adelPro

yecto

vQ

QV


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Quemador

Inyector- Lado del gas:

Cantidad de gas a quemar:

Densidad del gas: r= 0,65

Presin del gas: 25 150 mmH2O

Coeficiente de descarga: K = 0,86Ingenier

adelPro

yecto

Vgq= 5,2 m

3/h


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Inyector

Ingenier

adelPro

yecto Gas a baja presin.

Metros cbicos / hora por milmetro cuadrado de inyector ( Vgq )

Presinmm.c.a

Tipo de GasNatural Propano . aire Propano Butano

50100150200

250300350400450500

0,1250,1750,2150,248

0,2860,3030,3280,3530,3720,393

0,0850,1250,1520,178

0,1980,2170,2350,2500,2650,278

0,0820,1150,1400,152

0,1780,1950,2100,2270,2400,250

0,0700,0980,1200,140

0,1570,1720,1860,1980,2100,220


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Inyector

Ingenier

adelPro

yecto

Temperatura Coeficiente Temperatura Coeficiente

0 C5 C10 C15 C20 C25 C

1,0000,9930,9820,9740,9650,957

30 C35 C40 C45 C50 C

0,9490,9420,9340,9270,910

Coeficientes para correccin de

Temperatura ( C )


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Inyector

Ingenier

adelPro

yecto

Relacin l/d Coeficiente k

0,10,250,50,75

1234

0,730,780,900,890,880,870,850,84

Coeficiente de descarga ( k )


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A = 29,143 mm3

d = 6 mm

l = 15 mm

IngenieradelPro

yecto

Inyector

Ck'V

VA

gq

gq


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Inyector

- Lado del aire: Caudal unitario de aire por quemador = 78 m3/h

Dimetro de los orificios:

d = 7 mmIngenieradelPro

yecto

)re l(

3

f3 d

hdk

10

11V


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Cabeza del Quemador

- Seccin de salida:

Potencia calorfica: Qt= 48 800 Kcal/h

Carga trmica: 1 000 Kcla/h-cm2

Coeficiente de descarga: K = 0,86

A = 48,88 cm2

Dc = 78 mmIngenieradelPro

yecto

u

t

Q

QA


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Diseo y Clculo delSistema de Basculacin

Centro de rotacin

IngenieradelPro

yecto


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Tren de engranajes

IngenieradelPro

yecto

4

4

3

2

11 T

D

D

D

DT


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D1= D3= 70 mm

D2= D4= 400 mm

Carga transmitida = 1 300 Kg

Ancho del diente: b = 50 mm

IngenieradelPro

yecto


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Acciones y reacciones en el eje soporte, d4:

IngenieradelPro

yecto

RA

TMH

RH

43 cm

TH

3/1

2/122 TMSy

n32d

d = 90 mm


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Clculo del eje para el pin (3):

IngenieradelPro

yecto

x

Fr2

Fr3

Ft2

Ft3

C E

ME= 9 685 cm-Kg

T = 4 571 cm-Kg

d = 40 mm


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Clculo del eje soporte, d4:

IngenieradelPro

yecto

W

A B

Fr

Ft


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Diseo y Clculo de laEstructura Portante

Est conformada principalmente por la

carcasa del cuerpo, la cmara de

precalentamiento, la bancada y la

estructura del ventilador

IngenieradelPro

yecto


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Rendimiento

Rendimiento de la combustin:

Rendimiento Propio del Horno

Rendimiento Total de Operacin Trmica

IngenieradelPro

yecto

c= 21%

H= 85,5%

T= 18%


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ESTIMACIN DE COSTOS

Codificacin...


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Codificacin

Cuerpo Refractario (R)

Sistema de Combustin (C)

Mecanismo Basculador (B)

Estructura Portante (E)

Estimac

indeCostos


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Estimacin por Equipos

Estimac

indeCostos

N DETALLE

COSTOS

Divisas

$us

Moneda Nal.

Bs.

1

2

3

4

Materiales y subtotal costo a terceros

Costo indirecto de materiales (22%)

Maquinaria y mano de obra

Costo indirecto por mq. Y mano de obra (12,5%)

4 075,12 31 582,18

895,53 6 948,08

24,26 188,17

3,04 23,52

SUB TOTAL DEL CUERPO REFRACTARIO 4 998,96 38 741,95

Imprevistos 149,97 1 162,26

PRECIO TOTAL GENERAL DEL CUERPO REFRACTARIO 5 148,93 39 904,21

T.C. 7,75 Bs/$us

Costo del Cuerpo Refractario


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Costo Total del Horno Basculante

Estimac

indeCostos

N DETALLE

COSTOS

Divisas

$us

Moneda Nal.

Bs.

1

2

3

4

5

Total General del Cuerpo Refractario

Total General de la Carcasa del Cuerpo

Total General de la Estructura

Total General de los Quemadores

Total General Restantes (Pareto)

5 148,93 39 904,21

1 797,23 13 928,53

393,83 3 052,18

652,88

1 998,22

5 059,82

15 486,19

COSTOS DEL HORNO BASCULANTE 9 991,09 77 430,93

COSTO DEL DISEO E INGENIERA (8%) 799,29 6 194,47

COSTO TOTAL DEL HORNO BASCULANTE 10 790,37 83 625,40


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Costo de Operacin

Estimac

indeCostos

Componente Vida til (h) Costo ($us)Costo de uso

Horario ($us/h)

Carcasa del cuerpo, estructura,

mecanismo basculador, ventilador

Cuerpo refractario

Crisol, peana, alargador de pico,

ladrillos

Energa elctrica*Gas natural*

2 592

252

102

3 554,88

3 442,00

1 350,00

6,00

18,00

1,37

13,70

13,24

0,11

3,00

COSTO DE USO HORARIO DEL HORNO BASCULANTE 31,42

* Se toma en cuenta que el proceso dura 6 horas


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Organizacin y Procedimientos

Organigrama...


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Organigrama SeccinFundicin

OrganizacinyProcedimientos

HorneroHornero

ModelistaModelista

MoldeadorMoldeador

AyudanteAyudante AyudanteAyudante

JEFEJEFE

CARGO FUNCIONES

Jefe Programacin, clculo mat., costos..

Hornero Mtto. Horno, operacin, selec. materia

Modelista Modelos, proceso de transporte,.......

Moldeador Cajas de molde, moldeado, colada....

Ayudante Hornero Prep. materia, calentamiento cuchara

Ayudante Moldeador Prep. arena, colada, desmolde


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Normas de Operacin


a) Instalacin del crisol Peana de las mismas caractersticas Peana debe proporcionar asiento completo Cama

Centrado Correcto ensamble del pico Tapar

b) Encendido Condiciones y limpieza Purga

Frente de llama Encendido simultneo y gradual Carga de material

c) Fusin y Colada Fundir rpidamente Vaciar lentamente a la cuchara Traslado con puente gra


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CatastrficaFatalModeradaInsignificanteProbab.

Gravedad

Improbable

Lnea de gasRemota

VentiladorQuemadorOcasional

Frecuentes

Muy Frecuentes

Aceptable

Inaceptable

Sistema de Combustin


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rdenes de Servicio

OrganizacinyProcedimientos RDEN DE SERVICIO DE ACTIVIDADES PROGRAMADAS

Equipo: Sis. De Combustin

Cdigo: HN1.SC

Localizacin:

Fecha: DD_MM_AA

Actividad: Preventivo sistemtico

Parte Detalle Servicio Eliminacin de defectos,ajustes o cambios

C2

C1

C2-07C2-08

Quemador

Ventilador

Lnea de gas

Inspeccionar inyector yorificios de aire porobstruccinMedir dimetrosExaminar, medir flecha

Examinar rodamientos

Inspeccionar las mangueras,conductos de gas y unionescon agua jabonosa o materialespumante.

Limpiar posibles salpicadurasde escoria.

De ser necesario, rectificarTesar en caso de que la flechaexceda la indicada.

Plan de lubricacin.

Eliminar posibles fugas ycambiar mangueras de sernecesario.

Ejecutante Supervisor Inicio de Mantenimiento Terminacin de Mantenimiento


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Programa de Seguridad

Eliminacin de mezclas inflamablesa) Fugas de gas durante los periodos de inactividad del horno

Purga durante 20 segundosb) Operacin con cantidad insuficiente de aire

Verificar relacin aire-combustible con analizadores

c) Extincin de llamaEl riesgo se presenta cuando el horno est relativamente fro

d) Intentos fallidos de encendidoPurga

e) Medidas contra incendios

Ergonoma

a) Plataforma mvil aisladaCarga de chatarra e insumos

a) Ropa adecuadaAltas temperaturas



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Vista del Diseo General

Montaje del Horno ...


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Montaje del Quemador

Descripcin


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Montaje del Ventilador

Descripcin delVentilador


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Montaje de la Tapa del Horno

Descripcin de la

Tapa del Horno


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Montaje de la Estructura Portante

Descripcin de la

Estructura Portante


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Montaje del Cuerpo Central

Descripcin del

Cuerpo Central


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Montaje del General del Horno

Descripcin del

Montaje General


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Conclusiones y Recomendaciones

Conclusiones....


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Conclusiones

Materiales del medio

Incremento de capacidad

Reduccin en el impacto ambiental

Incentivo del uso de gas natural

Aplicacin de conocimientos universitarios


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Recomendaciones

Automatizacin del sistema de combustin

Realizar estudios para la explotacin de arenas,

arcillas, tierras

Capacitacin adecuada del personal

Sealizacin de seguridad

Propuesta de construccin como Proyecto de

Grado


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Gracias por su Tiempo

Ramiro Edwin Fernndez Fuentes

Universidad San Francisco

Xavier de Chuquisaca

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