INFORME LABORATORIO DE CIENCIA DE INGENIERÍA Nombre
: Joel Navarrete Mauricio Mella Marco Aránguiz Rodrigo Méndez
Profesor
: Paola Masana
Fecha
: 29/04/2017.-
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RESUMEN: En este informe de laboratorio veremos aplicaciones de sistemas físico – químico a traves de la térmodinamica y la mecánica de fluidos. En esta experiencia se desarrollaron 3 experimentos para dar origen a nuestro informe, realizando comentarios sobre las experiencias realizadas a lo largo de esta jornada.
Experiencia 1
Sistema de operación de bombas: Al tratarse de un equipo de bombeo es un transformador de energía. Recibe energía mecánica y la convierte en energía que un fluido adquiere en forma de presión, de posición o de velocidad. En la mayoría de las aplicaciones de energía conferida por una bomba es una mezcla de las tres (presión, posición y velocidad), las cuales se comportan con los principios de la mecánica de fluidos.
Experiencia 2
Sistema de Refrigeración: Es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Este es un proceso termodinámico donde se extrae el calor del objeto considerando la reducción de su nivel térmico y llevándolo a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica.
Experiencia 3
Diseño de sistema automatizado hidráulico: Es una máquina generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica), con la que es accionada en energía del fluido incompresible. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión a otra de mayor presión.
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DESARROLLO: Experiencia N°1
Sistema de operación de bombas Introducción de la experiencia: Un equipo de bombeo es un transformador de energía. Recibe energía mecánica y la convierte en energía que un fluido adquiere en forma de presión, de posición o de velocidad. En la mayoría de las aplicaciones de energía conferida por una bomba es una mezcla de las tres (presión, posición y velocidad), las cuales se comportan con los principios de la mecánica de fluidos. Experiencia: Al estar frente al sistema interactivo de operación de bombas se puedo realizar dos experiencias de mecánica de fluidos de operaciones de bombas en series y paralelas. Las bombas se incluyen en un sistema de tuberías para convertir energía mecánica (suministrada por un mecanismo impulsor) en energía hidráulica. Esta energía adicional permite transmitir un fluido de un lugar a otro cuando no es factible que flu ya por gravedad, elevarlo a cierta altura sobre la bomba o recircularlo en un sistema cerrado. En general, el efecto de una bomba en un sistema es incrementar la energía total en una cantidad H.
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Las operaciones en paralelo de dos o más es un método común para llevar a cabo cuando se necesita un mayor caudal. Arrancando sólo aquellas bombas que se necesitan para cumplir la demanda.
A su vez las operaciones en serie, frecuentemente se operan para proporcionar cargas mayores que las de la bomba individuales. Las bombas en serie aumentarán la altura (metro/columna).
En cuanto a la conexión en serie y en paralelo, se comprobó experimentalmente que las bombas son más eficientes colocadas en paralelo, ya que el caudal aumenta casi el doble, logrando transportar más fluido en menos tiempo. Por otra parte, la conexión en serie entrega una altura de elevación del fluido muchos mayor a la que entrega la conexión en paralelo.
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Registro Fotográfico de la experiencia:
Sistema de operación de bombas en serie: Proporcionar cargas mayores que las de la bomba individuales, aumento de H
Sistema de operación de bombas en paralelo: Aumenta el caudal del sistema.
Experiencia N°2
Sistema de Refrigeración Introducción de la experiencia: La refrigeración es un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el frío no existe y que debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel térmico (nivel que se mide con la temperatura), refrigerar es un proceso termodinámico en el que se extrae calor del objeto considerado
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(reduciendo su nivel térmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitir esa energía térmica sin problemas o con muy pocos problemas. Experiencia: Al estar frente al sistema interactivo de sistema de refrigeración, el modo más utilizado para el enfriamiento artificial de espacios cerrados, se consigue mediante los métodos de compresión y de absorción. El método por compresión es el más utilizado, puesto que el método por absorción solo se suele utilizar cuando hay una fuente de calor residual o económica, como en la trigeneración. En este ciclo de refrigeración el refrigerante se evapora y se condensa, comprimiéndolo, alternativamente para luego volver a la fase de vapor. Está compuesto por 4 procesos: Compresión isoentrópica en un compresor. Disipación de calor a presión constante en un condensador. Estrangulamiento en un dispositivo de expansión y consiguiente evaporación. Absorción de calor a presión constante en un evaporador.
Al realizar la experiencia el equipo compresor hace variar la energía interna del sistema, al comprimir el gas el delta de presión está acompañada de un diferencial de energía, positiva y negativa de modo que la energía total del sistema más el entorno permanece constante. Bajo la experiencia realizada nos permitió identificar la parte interna y externa del equipo (azul: sistema aislado, rojo: exterior). Registro Fotográfico de la experiencia:
Sistema de refrigeración: Estado inicial, sin variación del sistema. 6
Sistema de refrigeración, fase experimental: El equipo compresor hace variar la energía interna del sistema.
Experiencia N°3
Diseño de sistema automatizado hidráulico Introducción de la experiencia: El sistema atomizado hidráulico busca transformar la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible para este caso fue líquido. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión a otra de mayor presión. Experiencia: 7
Para indicar el proceso del sistema hidráulico mencionaremos que el sistema comprende un conjunto interconectado de componentes separados que transporta a corta o larga distancia, en ella se puede apreciar perdidas cómo, por ejemplo, codos, válvulas de retención o lo que limite su desplazamiento, HF que son las perdidas.
El motor hidráulico tiene la función en el sistema de convierte la energía hidráulica en energía mecánica, el motor hidráulico usa el flujo de aceite enviado por la secuencia de la válvula y lo convierte en movimiento de rotación, para así comenzar su giro ya sea derecha o izquierda. Siendo desplazado los fluidos hidráulicos a través de tuberías o mangueras de seguridad de alta presión, por lo general son rígidas, en esta ocasión utilizamos para unir los diferentes componentes mangueras flexibles con acople rápido. A través del proceso se usan válvulas reguladoras de presión que reduce el alza de presión del fluido, en este caso aceite, en la salida a un valor siempre menor que el de la entrada El manómetro controla la presión existente, indicando la presión dentro del sistema hidráulico. La válvula tiene como objetivo regular, controlar el flujo y la presión del fluido en el circuito hidráulico. Su par en el sistema es la válvula de seguridad, que busca proteger la sobrecarga de presión existente bloqueando el motor hidráulico. Los cilindros hidráulicos obtienen la energía de un fluido hidráulico presurizado, que es típicamente algún tipo de aceite. El cilindro hidráulico consiste básicamente en dos piezas: un cilindro barril y un pistón o émbolo móvil conectado a un vástago. El cilindro está cerrado por los dos extremos mediantes o ring, sellos de gomas que hacer de hermeticidad, en uno está el fondo y en el otro, la parte del vástago por donde se introduce el pistón, que tiene una perforación por donde sale el vástago. El pistón divide el interior del cilindro en dos cámaras: la cámara inferior y la cámara del vástago. La presión hidráulica actúa en el pistón para producir el movimiento lineal. 8
Registro Fotográfico de la experiencia:
Sistema hidráulico: Estado inicial, sin variación del sistema.
Sistema hidráulico: Iniciado el sistema, la presión mueve el pistón.
Sistema hidráulico: Conexión lateral del sistema.
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Sistema hidráulico: Conexión frontal del sistema creado.
OPERACIÓN UNITARIA DEL SISTEMA
Sistema de producción empresa IDEAL, línea de tortilla. La línea de proceso a analizar corresponde a la empresa IDEAL S.A, que pertenece a la multinacional BIMBO. Para comenzar el análisis del sistema desde el punto de Operaciones Unitarias (OPU), comenzaremos definiendo como un área del proceso o un equipo donde se incorporan materiales, insumos o materia prima y ocurre una función determinada. Son actividades básicas que forman parte de un proceso, dicho proceso será en le la línea de tortillas mexicanas.
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IDEAL S.A. PLANTA QUILICURA
MANUAL HACCP PLANTA IDEAL
Diagrama de Flujo Tortillas
RECEPCIÓN DE MATERIA PRIMA AGUA DE POZO
ALMACENAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS
TRATAMIENTO DE AGUA: CLORACI ÓN DE AGUA EN CI STERNA.
PESADO DE INGREDIENTES TIENDITA
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CERNIDO DE POLVOS E INGREDIENTES Harina, manteca
MEZCLADO
DIVIDIDO
RECUPERACIÓN DE MASA
BOLEADO
REPOSADO
PRENSADO
Area sucia
HORNEADO
Area limpia ENFRIADO
APILADO
COMPRESIÓN
EMBOLSADO
SELLADO/CODIFICADO
Envolturas
DETECCION DE METALES PPC 6
(Ferroso2,0mm, No Ferroso3,0mm, AcInox3,0 mm)
ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN GENERACION DE RESIDUOS SÓLIDOS ZONA DE BAJO RIESGO ZONA DE ALTO RIESGO PUNTO CRITICO DE CONTROL PUNTOS DE CONTROL
Generalmente un proceso tiene una secuencia: 1. Materia prima. 2. Operaciones físicas de acondicionamiento. 3. Operaciones físicas de separación. 4. Producto final. Descripción de la elaboración de “Tortillas Mexicanas” 1. Mezclado: Se realiza la incorporación de ingredientes (materia prima), se desarrolla a través de un trabajo mecánico desarrollando la masa.
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2. Dividido: Se introduce la masa en una máquina divisora, que a través de presión (trabajo mecánico), dosificándola entre 08 a 10 bollos según la tortilla. 3. Boleo: Una vez dosificado el bollo cae sobre la mesa boleadora, sellando la masa y dando la forma circular (sistema mecánico y sistema térmico). 4. Tiempo de piso: Una vez terminado el bollo cae sobre los canastillos de reposador, por un tiempo de 7 a 8 minutos. Para el secado de corteza y permitir caída libre sobre capacho de ubre de prensado (sistema mecánico y neumático). 5. Prensado: En esta etapa el bollo se transforma en tortillas a través de presión y temperatura (sistema hidráulico y sistema térmico). 6. Horneado: Una vez formada la tortilla pasa al proceso horneado, en un horno de tres zonas entre 25 a 30 segundos, a un promedio de 250 ºC por zona, (sistema térmico, transferencia de calor por conducción y convección). 7. Enfriado y Envasado: Proceso final en el cual el producto terminado ingresa a un enfriador de torre por 15 minutos, luego dosificado en un contador neumático, luego envasado en una maquina formot. Como proceso de seguridad es pasado por un detector de metales y estivado, entregado al área de logística para su distribución comercial (sistema mecánico, neumático y sistema término).
CONCLUSIÓN Podemos concluir que, al realizar todas las experiencias en laboratorio involucradas, nos brindó un espectro general de cada proceso y los conceptos teóricos involucrados (termodinámica y mecánica de fluidos). Con la finalidad de poder investigar una línea productiva aplicando los conceptos de operaciones unitarias, las que se analizó la empresa IDEAL SA., en la línea de producción de tortillas mexicanas. La que vimos cómo se involucran los sistemas térmicos, mecánicos e hidráulicos.
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Cabe señalar que, al conocer una industria y su proceso, podemos a través de la metodología entregada por los distintos profesores de ingeniería, llevar acabo distintas funciones que nos permitirá detectar errores en los modelos, generar mejoras al sistema. Dando una ventaja competitiva como futuros ingenieros industriales versus otros profesionales de distintas disciplinas.
GENERACIÓN INGENIERÍA INDUSTRIAL PROMOCIÓN 2015
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