Transcript DISEÑO DE UN SISTEMA DE RECUPERACION DE POLVO DETERGENTE L. Villavicencio

DISEÑO DE UN SISTEMA DE
RECUPERACION DE POLVO
DETERGENTE
L. Villavicencio
Jun/2007
Introducción
El presente trabajo se desarolla en una empresa
dedicada a la manufactura de polvo detergente
La planta tiene un problema de un alto índice de
reproceso en planta, y busca una solución para
recuperar las fundas de detergente en mal
estado que no almacene producto y tenga
ahorros que haga rentable la inversión
Cómo es la manufactura de un planta de polvo
detergente?
SILOS DE
POLVO BASE
SULFAT
O
SODIO
FILTRO DE
MANGAS
PINTAS
FILTRO
DE
POLV
MEZCLA
SULFATO
O
MANGAS
ENZIMAS
AGUA DE
TRÍPOLIMEZCL
STPP A
AIR LIFT
SILICATO
PAST
H2O
DE ATOMIZACION
A BOQUILLASREPROCES
MEZCL
BASE
A
O
DOSIFICAC
IÓN DE
PERFUME
ADITIVO
COLO S
MEZCLA
R
DOR
ROTATIV
O
TORRE DE
SECADO
GENERADOR
DE CALOR
SILOS DE
ALMACENAMIENTO
TANQUE
SILOS DE
POLVO
BASE
TANQUE
PREPARADO
R
TANQUE
MEZCLADOR
MAQUINAS
ENVASAD
ORAS
TANQUE
MADURADOR
BOMBA DE ALTA
PRESION
CEDAZO VIBRADOR
TANQUE DE
VACIO
SILO 6
BOCAS
DE
GOTEO
DOSIFICACIÓN
DE SULFATO
FILTRO
FILTRO
BOMBA DE
BAJA PRESION
BOMBA DE
TRANSFERENCI
A
BOMBA DE
ALTA PRESION
Situación Actual
PARETO CANTIDAD DE REPRECESO vs LINEA (ENE-JUL)
100%
300
90%
250
80%
70%
60%
50%
150
%
kg.
TONS
200
La producción promedio de
la planta de polvo
detergente es de 11K Tons
40%
100
30%
20%
50
10%
0
0%
LINEA 7
LINEA 6
LINEA 1
LINEA 4
reproceso (kg)
LINEA 3
LINEA 2
% rel acumul.
LINEA 5
El reproceso promedio
mensual de la planta es
de 144 Tons.
El porcentaje
es de 1,3%
Situación Actual
Situación Actual
Se dispone de dos operadores por turno para que realicen la operación
de reproceso manual en dos cabinas.
El polvo recuperado se almacena en
sacos de 25kg, para luego ser
recuperados en el silo de polvo
terminado
TPM (Manufactura Perfecta Total)
El Programa de Mantenimiento
Total o TPM es considerado un
modelo de gestión que optimiza
la utilización
de los activos
empresariales (4M’s: Hombre,
Máquina, Material y Método) a
través de la eliminación de las
pérdidas, de la confiabilidad y
maximización del uso de los
equipos
TPM(Manufactura Perfecta Total)
TPM se desarrolla en
pilares, con base en las 5’s
8
Mantenimiento Autónomo
Mejora Enfocada
Educación y Entrenamiento
Seguridad y Medio Ambiente
Mantenimiento de la Calidad
Control Inicial
Gestión Administrativa
Para buscar la solución al
problema
de
reproceso
haremos
uso
de
las
herramientas del pilar Mejora
Enfocada
MEJORA ENFOCADA (CICLO CAD-DO)
C
Chequear
Hojas de registro de
pérdidas
A
Analizar
5WyH(descripción del problema)
Análisis Múltiple
P
Planear
Plan de acción
DO
Hacer
Seguimiento al plan de
acción y verificación de
resultados
MEJORA ENFOCADA (CICLO CAD-DO)
C
PARETO CANTIDAD DE REPRECESO vs LINEA (ENE-JUL)
100%
300
90%
250
80%
70%
200
50%
150
40%
100
30%
20%
50
10%
0
0%
LINEA 7
LINEA 6
LINEA 1
LINEA 4
reproceso (kg)
LINEA 3
LINEA 2
% rel acumul.
LINEA 5
%
kg.
60%
MEJORA ENFOCADA (CICLO CAD-DO)
A
HOJAS DE ANALISIS DE LOS
5W ( 5 POR QUÉS ), 1H ( 1 COMO )
GERENTE
LIDER
NOMBRE
GM
LV
REPROCESO
PLANTA DETERGENTE
LINEA
REPROCESO DE POLVO TERMINADO
PROBLEMA
M/C Nº.
28/05/2003
FECHA DE APARICION:
TIEMPO PERDIDO:
ESPORADICO
CLASE
2 HR. X MES
FECHA DE RESTAURACION:
ENVASADO
QUE (WHAT) EN QUE COSA ?
CUANDO (WHEN) CUANDO OCURRIO?
DONDE (WHERE) LINEA/MAQUINA/LOCAL?
QUIEN (WHO) DEPENDIENTE O INDEPENDIENTE DE HABILIDAD?
CUAL (WHICH)
COMO (HOW)
EXISTE TENDENCIA ALEATORIA O HAY PATRON?
CON RESPECTO AL OPTIMO ?
CUANTOS (HOW MANY)
RESUMEN DEL
FENOMENO
CRONICO
X
QUE CANTIDAD EN EL TIEMPO ?
EN CALIBRACIONES DE MAQUINA , VARIACIONES DE DENSIDAD , PROBLEMAS DE
EMPAQUE
EN TODAS LAS LINEAS , MAS EN LA LINEA 7
SI
SE INCREMENTA CUANDO HAY DENSIDADES BAJAS (MUCHA CANTIDAD DE POLVO FINO)
SE PRODUCEN MÀS DE 46 TON. AL MES, Y SE PIERDEN CERCA DE $500 AL MES POR
DESPERDICIO DE POLIETILENO
2 HRS. X MES
EN EL AREA DE ENVASADO CUANDO SE ESTAN HACIENDO CALIBRACIONES DE MAQUINA Y CUANDO EXISTEN PROBLEMAS DE VARIACIONES DE DENSIDAD APARECEN 46
TON. DE REPROCESO X MES, QUE DEPENDEN DE LA HABILIDAD DEL OPERADOR, PRODUCIENDO UNA PERDIDA DE $ 500 POR DESPERDICIO DE POLIETILENO
MEJORA ENFOCADA (CICLO CAD-DO)
A
PORQUE
PORQUE
SE PRODUCE REPROCESO DE POLVO
POR CONDICIONES NORMALES DE
OPERACIÓN
P
PORQUE
POR CONDICIONES NORMALES DE
OPERACIÓN
?
LA OPERACIÓN DE REPROCESO ES
MANUAL
PORQUE
PORQUE
CADA MAQ. ENVASADORA TENDRA
UNA CANT. MIN. DE REPROCESO, Y
ESTA SERÀ PROCESADA CON AYUDA
DE LA OPERACIÓN DE REPROCESO
MANUAL
NO EXISTE AUTOMATIZACION DE LA
OPERACIÓN
?
DISEÑAR Y CONSTRUIR UN SISTEMA DE
RECUPERACION DE POLVO DETERGENTE , PARA
EVITAR CONTACTO DIRECTO CON POLVO
ENZIMATICO
DO
GANTT DE ACTIVIDADES CAP DO " REPROCESO DE POLVO DETERGENTE "
ACCIONES
#
DISMINUR LA CANTIDA DE SULTATO EN POST-ADICION Y AUMENTAR
8 DOSIFICACION DE SULFATO EN EL AREA DE SLURRY
INSTALAR NUEVOS SELLADORES EN LAS MAQUINAS QUE PRESENTEN
9 PROBLEMAS DE SELLADO EN LAS MAQUINAS PILOTO
CAMBIAR RODILLOS DE IMPRESIÒN DE LA EMPRESA QUE NOS PROVEE
10 LOS ROLLOS Y DARLE MAYOR TIEMPO EN ENTREGA DE ROLLOS
EVALUAR LA POSIBILIDAD DE TENER ELEVADORES DE CANGUILONES QUE
11 ALIMENTEN DIRECTAMENTE A LAS TOLVAS DE MAQUINAS ENVASADORAS
CAMBIAR BOQUILLAS DESGASTADAS EN EL ANILLO DE LA TORRE DE
12 SECADO
DISEÑAR Y CONSTRUIR UN SISTEMA DE RECUPERACION DE POLVO
13 DETERGENTE , PARA EVITAR CONTACTO DIRECTO CON POLVO
ENZIMATICO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
1er. 2da. 3era. 4ta. 1er. 2da. 3era. 4ta. 1er. 2da. 3era. 4ta. 5ta. 1er. 2da. 3era. 4ta. 1er. 2da. 3era. 4ta. 5ta. 1era. 2da. 3era.
DISEÑO DE SISTEMA DE
RECUPERACION DE POLVO
DETERGENTE
DO
DISEÑO DE FORMA A
DISEÑO DE FORMA B
•Tolva de recepción de fundas
•Transportador de fundas
•Cabina de reproceso
•Rodillo cortador de fundas
•Malla vibradora
•Tolva de recepción polvo reprocesado
•Carro para desperdicio de polietileno
•Tecle para big bag con fundas a reprocesar
DO
DISEÑO DE FORMA C
DISEÑO DE FORMA D
MATRIZ DE DECISION
Criterios de Evaluación de Alternativas
1
Nombre de
Criterio
Seguridad
2
Mantenimiento
3
Operabilidad
Nº
4
Medio Ambiente
5
Economìa
6
7
Calidad
Eficiencia
Descripción
Valoración de criterios
1
Nombre de
Criterio
Seguridad
2
Mantenimiento
8
3
Operabilidad
9
4
Medio Ambiente
5
Economìa
8
6
7
Calidad
Eficiencia
8
Nº
Que tan seguro es el equipo
Facil de mantener
Facil de operar
No afecta las condiciones respiratorias de los operadores(polvo enzimàtico),
altera o no el nivel de ruido del área
Costo del equipo, personal para operaciòn
Contaminaciòn de polvo con plàstico
Poco desperdicio de polvo en las fundas cuando son reprocesadas
Valor
10
9
7
DISEÑO DE SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE
POLVO DETERGENTE
El diseño D se define en dos partes:
•Cabina de Flujo Laminar
•Colector de Polvo (Filtro de Mangas)
Iluminación
Pleno del Techo
Velocidad 0.45m/s
10% Aire liberado
Filtro HEPA
Flujo Laminar
Ventilador
10% Aire Fresco
Pre - Filtro
Panel del Filtro
Número de Reynolds(Re)
menor a 2300
CABINA DE FLUJO LAMINAR
Reynolds(Re) depende de la geometría del ducto, la
velocidad del gas y las propiedades del mismo
Vp 
Re * 
 * Dh
Para flujo laminar Re es
menor a 2300
Así podemos conocer el caudal de aire que se necesita para
mantener un flujo laminar dentro de la cabina
COLECTOR DE POLVO (FILTRO DE MANGAS)
Para dimensionar el colector de polvo partimos de los
siguientes datos:
Datos
Nom
Qa
Caudal
Relación aire polvo
relación aire tela
velocidad intersticial
Rat 
Vi 
Qa
Af
Qa
Ap  Aa
Unidad
m3/h
m3/min
Rap
Rat
Vi
#
m3/min/m2
m/s
Valor
0
0,000
1,3
1,8-2
0,8-1,2
Rat = Relación aire tela
Qa = Flujo de aire
Af = Área filtrante
Qa = Flujo de aire
Ap = Área de sección transversal del colector
de polvo o Placa portamanga
Aa = Área de agujero de mangas
COLECTOR DE POLVO (FILTRO DE MANGAS)
Ingresando valores de área de cuerpo de filtro y mangas en una
tabla excel podemos obtener valores de Velocidad intersticial y
Relación aire tela
DATOS
NOM
Caudal
Qa
Diámetro de manga
Longitud de manga
Número de mangas
Area filtrante
Diámetro de filtro
Area placa portamanga
Area de agujero mangas
Area diferencia
relación aire tela
velocidad intersticial
Dm
Lm
n
Af
Df
Ap
Am
Ad
Rat
Vi
UNIDAD
m3/h
m3/min
m
m
m2
m
m2
m2
m2
m3/min/m2
m/s
1
661
11,017
0,150
1,000
12
5,655
0,720
0,407
0,212
0,195
1,948
0,941
2
661
11,017
0,170
0,900
12
5,768
0,750
0,442
0,272
0,169
1,910
1,084
ALTERNATIVAS
3
4
5
661
661
661
11,017
11,017
11,017
0,167
0,175
0,155
0,900
1,000
1,100
12
10
12
5,666
5,498
6,428
0,750
0,750
0,750
0,442
0,442
0,442
0,263
0,241
0,226
0,179
0,201
0,215
1,944
2,004
1,714
1,026
0,912
0,853
*Se considera sección transversal de cuerpo del filtro de forma circular
6
661
11,017
0,160
1,000
12
6,032
0,750
0,442
0,241
0,201
1,826
0,916
7
661
11,017
0,165
0,900
12
5,598
0,760
0,454
0,257
0,197
1,968
0,932
COLECTOR DE POLVO (FILTRO DE MANGAS)
Datos
Nom
Caudal
Qa
Diámetro de manga
Longitud de manga
Número de mangas
Area de agujero mangas
relación aire tela
velocidad intersticial
Diámetro de filtro
Area placa portamanga
Altura del cuerpo de filtro
Altura de la tolva descarga
Dm
Lm
n
Am
Rat
Vi
Df
Ap
hf
ht
Unidad
m3/h
m3/min
mm
mm
m2
m3/min/m2
m/s
mm
m2
mm
mm
Valor
661
11,017
160
1000
12
0,241
1,826
0,916
750
0,442
1700
500
CAIDA DE PRESION
Se toma en consideración la altura a la que estará el filtro y el
ventilador, más las pérdidas por tubería y filtros superficiales
Para obtener el valor total de pérdida de presión por transporte
usamos la ecuación de BERNOULLI
Pa
P 1 2
1 2
 Va  gh a  b  Vb  ghb  Wv  Wf
 2
 2
COLECTOR DE POLVO (FILTRO DE MANGAS)
Ptubería
hcv = Altura cabina a ventilador
Va= Velocidad de transporte
Va 2  f * L
 f = coeficiente de fricción de tubería
 hcv 
  K  L = Longitud de tubería

2* g  D

D = Diámetro de tubería
ΣK = Suma de todas las pérdidas por accesorios (codos
)
SECUENCIA DE ENSAMBLE
SECUENCIA DE ENSAMBLE
CONCLUSIONES PRINCIPALES

El principio de funcionamiento de este sistema puede ser aplicado
para otro tipo de productos que necesiten ser transportados
controlando la exposición de material particulado a los trabajadores
de la fábrica, como ejemplo podemos aplicar este sistema en la
manufactura de fármacos

Todos los equipos que forman parte del sistema son construidos en
el país, con excepción de los filtros HEPA, estos son importados de
EEUU

La inversión para construir dos sistemas de recuperación de polvo
detergente es de $38,400 USD. Adicional a la inversión, el gasto
anual de mantenimiento y consumo de energía eléctrica es de $3,851
USD y el gasto anual de la actual operación es de $24,701 USD.
CONCLUSIONES PRINCIPALES

Los principales ahorros obtenidos por la construcción del presente diseño
son por reducción de mano de obra y eliminación de uso de equipos de
protección personal para realizar la tarea de reproceso de polvo
detergente

El ahorro anual ocasionado por la propuesta es de $17,000 Usd por año, y
la recuperación del capital invertido es de 27 meses con una tasa interna
de retorno de 47%, un número muy atractivo para invertir en relación a las
políticas de inversión de la fábrica
RECOMENDACIONES PRINCIPALES


Es recomendable el uso de acero inoxidable en la construcción del sistema
de recuperación de polvo detergente debido a la corrosión acelerada en
contacto con la humedad del ambiente.
Al terminar la construcción es necesario realizar una prueba de material
particulado tanto en la cabina de flujo laminar (rejilla exhaustora de gases) y
después del ventilador del filtro de mangas para asegurar el cumplimiento
de concentración de material particulado en el ambiente de trabajo
GRACIAS…