UNIVERSIDAD ESTATAL AMAZÓNICA INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
MODULO: EQUIPO Y MAQUINARIA AGROINDUSTRIAL
ING. DARIO HIDALGO NUÑEZ
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TEMAS INTRODUCCIÓN A LOS EQUIPOS Y MAQUINARIAS AGROINDUSTRIALES:
GENERALIDADES E IMPORTANCIA ELEMENTOS Y MATERIALES DE MAQUINAS Y EQUIPOS AGROINDUSTRILES.
TIPOS DE EQUIPOS Y MAQUINARIA CALDERAS
BOMBAS TUBERIAS ACCESORIOS
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INTRODUCCIÓN
La asignatura de equipos y maquinaria agroindustrial fortalece el concepto de tecnología de procesos y consolida la relación "procesos equipos". Así el profesional de esta área debe poseer una buena fundamentación en ciencias básicas y en procesos agroindustriales que le permitan aplicarla a la solución de problemas en la ingeniería Agroindustrial sustentado en los principios científicos y de ingeniería para el diseño, desarrollo y operación de equipos y procesos en el ámbito agroindustrial
4 TECNOLOGIA
EQUIPO
MAQUINARIA
PROCESOS
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IMPORTANCIA Diseño y selección de los equipos requeridos en la transformación de la materia prima, de acuerdo con los requerimientos del producto terminado. Facilitar el proceso en la toma de decisiones en materia de inversiones, funcionalidad y efectividad de los procesos agroindustriales.
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ELEMENTOS FUNDAMENTALES PARA EL MANEJO DE MAQUINARIA Y EQUIPOS Los cuatro elementos fundamentales que se deben tener en cuenta para obtener éxito en el manejo de maquinaria y equipos son: Organización :Disponibilidad de maquinas equipos, sistemas de potencia alimentación y montaje. Educación: Capacitación inductiva. Entrenamiento :Reconocimiento general de cada parte del proceso, esto incluye entender las partes del equipo y la función que cumple dentro de la transformación del producto. Mantenimiento. Funcionamiento eficiente
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EQUIPO
Es uno o más sistemas organizados e integrados para realizar un proceso o una operación unitaria, fin o servicio, a nivel industrial.
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MAQUINARIA
Conjunto de equipos para desarrollar un proceso industria
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Maquinaria y Equipos Las necesidades de maquinaria y equipos se deben definir sobre la base del tamaño del proyecto y de la tecnología seleccionada.
Equipo básico es el que realiza las operaciones principales de producción Equipo auxiliar es el encargado de las operaciones de apoyo a la producción.
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TIPOS DE EQUIPOS Y MAQUINARIA
CALDERAS BOMBAS TUBERIAS ACCESORIOS
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GENERALIDADES El vapor ha recorrido un largo camino desde sus asociaciones tradicionales con las locomotoras y la Revolución Industrial hasta hoy época en la que el vapor es una parte integrante y esencial de la tecnología moderna. Sin él, los alimentos, los textiles, la química, la medicina, la electricidad, la calefacción y las industrias del transporte, no podrían existir o funcionar como lo hacen.
¿Qué es el vapor? Es un fluido utilizado para proporcionar fuerza motriz y energía calorífica Es el medio natural más eficiente de transferencia de calor en la industria El vapor es incoloro, inodoro y estéril.
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¿Qué es el vapor?El agua puede estar en tres Aplicando calor: El hielo pasa a líquido La temperatura del líquido aumenta El líquido se convierte en gas (vapor saturado) Aplicando más calor se obtiene vapor sobrecalentado
Centraremos la atención en las fases líquido / gas y en el cambio de una a la otra. 13
estados: ✓ Sólido ✓ Líquido ✓ Gas (vapor)
¿Cómo se obtiene el vapor?
Si se añade calor al agua, su temperatura aumenta hasta alcanzar un valor llamado temperatura de saturación Un nuevo aporte de energía hará que el agua hierva y se convierta en vapor.
¿Para qué se usa el vapor? Después de utilizarse como fuerza motriz, se descubrió que el vapor también era muy eficaz como medio de transferencia de energía calorífica Agua + Calor = Vapor
Vapor - Calor = Agua
El vapor es un transportador energía. 15
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¿Dónde se usa el vapor? En la actualidad se usa como fuerza motriz en la producción de energía eléctrica (turbinas) Como medio de transferencia de calor existen multitud de industrias: Petroquímica, Química, Farmacéutica, Metalúrgica, Naval, Textil, Papelera, Cervecera, Tabacalera, Alimentación, Bebidas, Caucho, Servicios, etc En procesos muy diversos: Calentar, evaporar, fundir, esterilizar, secar, humidificar, cocinar, lavar, planchar, vacío, etc.
¿Porqué se usa el vapor? Para su producción se utiliza agua: Abundante, Barata, Fácil de obtener Es muy controlable:
A cada presión le corresponde una temperatura, una energía específica, un volumen específico Transporta cantidades de energía elevadas por unidad de masa: Menor superficie de intercambio en los procesos y menor cantidad de fluido usado Es estéril y de fácil distribución y control. 17
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Calidad del vapor Vapor Saturado No contiene gotas de agua líquida Vapor Húmedo
Contiene gotas de agua Aumenta la erosión y reduce la transferencia de calor Vapor Sobrecalentado
Temperatura por encima del vapor saturado Se utiliza habitualmente para turbinas 18
Es importante que el vapor utilizado para procesos sea lo más seco posible
Calderas de vapor La caldera es el equipo que convierte agua en vapor aplicando calor
De su correcta elección y equipamiento depende en buena parte el rendimiento total del sistema Hay dos tipos de calderas, según la disposición de los fluidos: Pirotubulares Acuotubulares.
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Calderas pirotubulares Calor por el interior de los tubos Agua por el exterior de los tubos Para presiones máximas de 20 bar y consumos hasta 30 T/h Son económicas, de alto rendimiento y fácil mantenimiento.
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Calderas Pirotubulares: Ventajas: Menor costo inicial debido a su simplicidad de diseño. Mayor flexibilidad de operación Menores exigencias de pureza en el agua de alimentación. Inconvenientes: Mayor tiempo para subir presión y entrar en funcionamiento. No son empleables para altas presiones
Calderas acuotubulares Calor por el exterior de los tubos Agua por el interior de los tubos
Vapor Domo superior
Agua
Son más seguras
Se usan normalmente para presiones altas.
Calor
Domo inferior VaInGe-r_307
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Calderas Acuotubulares: Ventajas: Pueden ser puestas rápidamente. Son pequeñas y eficientes. Trabajan a 30 o mas atm.
en
marcha
Inconvenientes: Mayor consto Debe ser alimentadas con agua de gran pureza.
COMPONENTES PRINCIPALES DE UNA CALDERA
Conjunto del Quemador: prender el equipo, este
dispositivo hace que se produzca una chispa entre los electrodos originada por el alto voltaje que produce un transformador, se enciende el piloto, se abre el paso de combustible y de aire para que encienda la flama, y una vez que la fotocelda verifica lo anterior, se mantiene en funcionamiento. El conjunto del quemador comprende las boquillas, los electrodos, la fotocelda y el cañón quemador.
Control de nivel del agua: Verifica que el nivel del agua dentro de la caldera sea un nivel seguro para que ésta encienda. Durante la operación, vigila y corrige errores; si baja el nivel, envía una señal a la bomba de alimentación para que arranque e inyecte más agua, si continúa bajando, por seguridad envía otra señal al quemador para que se apague y no permite que se encienda hasta tener un nivel seguro; y en caso de que suba el nivel del agua, envía una señal para que se pare la bomba. El sistema de control de nivel del agua comprende del cristal de nivel visual, grifos de prueba del cristal de nivel, columna de nivel y control de nivel de agua
Bomba de inyección de agua: Al bajar el agua del nivel mínimo de operación, recibe la señal del control de agua y arranca, tomando agua del tanque de condensado e introduciéndola a la caldera; en cambio, cuando sobrepasa un nivel de seguridad prefijado, también se apaga para no exceder el nivel de operación y ahogar la caldera.
Cuerpo de la caldera: En el interior de la caldera se encuentra el hogar (espacio donde se lleva a cabo la combustión) y los tubos, donde se lleva a cabo el calentamiento del agua, ya sea interior o exteriormente, y tiene un aislamiento interior y exterior para evitar pérdidas de calor y quemaduras al personal. También cuenta con tapas y registros para permitir el acceso para darle mantenimiento.
Sistema de combustible: Este sistema mantiene la alimentación de combustible adecuada para la combustión que se realiza en el hogar de la caldera. Comprende tuberías, filtros, bomba de combustible y válvula solenoide.
Sistema de aire: Este sistema es el elemento primordial para mantener una combustión. Debe ser regulado de acuerdo al consumo de vapor y en proporción adecuada al combustible, para mantener la flama con una combustión no contaminante y económica. Comprende la malla del ventilador, el ventilador y las varillas de ajuste para el modulador de entrada del aire.
Controles eléctricos: El programador es el cerebro de la caldera, ya que se encarga de efectuar la secuencia adecuada del encendido y apagado del equipo. En este sistema existen auxiliares de arranque y paro por presión (presostato), a partir de una presión establecida. Envía una señal para modular la flama, variando la entrada de aire a través del modulador de entrada del aire. Comprende del control programador, presostato, control de nivel de agua, modulador de entrada del aire y alarma.
EQUIPOS AUXILIARES PARA EL SISTEMA DE GENERACIÓN DE VAPOR
Equipo de suavización de agua: Convierte el agua común en agua “blanda”, la cual puede ser utilizada para alimentar la caldera.
Tanque de retorno de condensados: Es un recipiente que contiene el agua de alimentación a la caldera y debe de cumplir con tres funciones primordiales:
Mantener una reserva mínima de agua, suficiente para alimentar a la caldera durante 20 minutos; esto determina las dimensiones que debe tener.
Recuperar el agua suave de los retornos de los condensados. Para mantener económica la producción de vapor, debe recolectarse el condensado, ya que es agua suavizada y calentada, que tiene un costo extra en su producción y por lo tanto no debe desperdiciarse.
PRINCIPAL MEDIDA DE SEGURIDAD EN LOS GENERADORES DE VAPOR (O CALDERAS)
¿Alguna vez se han imaginado que una caldera (Tubos de Humo) puede explotar totalmente? De ser así, ¿se ha imaginado la magnitud de la explosión? ¡¡¡La energía que se libera en una explosión de una caldera de 100 C.C. (Caballos Caldera) equivale al impacto de una locomotora de 50 toneladas a una velocidad superior a los 500 Km/h!!!
Para evitar este peligro, mantenga siempre un nivel visual de agua en el cristal de nivel, ya que la falta de agua puede causar un sobrecalentamiento que puede provocar la explosión de la caldera. Si por alguna circunstancia ajena a usted no existe agua en el nivel, PARE LA CALDERA, NO INYECTE AGUA, antes de verificar el nivel a través de los grifos de prueba y sobre todo, esté seguro de haber corregido el problema antes de arrancar nuevamente
36 QUE ES UNA BOMBA
Se puede definir a una bomba como un dispositivo capaz de adicionar energía a una sustancia fluida (agua, aceite, leche, jugo de fruta, etc) para producir su desplazamiento de un lugar a otro
Tipos de bombas generales de bombas Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas Bombas dinámicas ó centrifugas
Bombas de desplazamiento positivo Las Bombas Positivas representan una excelente opción de bombeo, cuando se necesita transportar un producto que por naturaleza es altamente viscoso, o en algunos casos se necesita enviar o manejar el producto de manera delicada sin que se golpee mucho y se pueda dañar las propiedades físicas o químicas del producto a bombear.
Bombas de desplazamiento positivo Tienden a ser más caras y precisan de mantenimiento frecuente, en particular en el caso de las bombas de pistón. Se dañan por bombeo a una descarga cerrada, en consecuencia, se requiere algún tipo de salida de emergencia. Son adecuadas para producir altas presiones.
Bombas centrifugas
Las Bombas centrífugas también llamadas Rotodinámicas, son siempre rotativas y son un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor. Una bomba centrífuga es una máquina que consiste de un conjunto de paletas rotatorias encerradas dentro de una caja o cárter, o una cubierta o coraza. Se denominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción.
Bombas centrifugas Son muy usadas, en particular cuando se necesitan tasas de flujo muy altas y presiones bajas.
Son adecuadas para fluidos de baja viscosidad y su eficiencia disminuye cuando la viscosidad se hace demasiado alta. El flujo volumétrico es inversamente proporcional a la presión (a la altura Piezo.). La máxima altura desarrollada aparece cuando no hay flujo, es decir, cuando se bombea frente a una descarga cerrada. Esto no causa daño a la bomba.
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Las Tuberias Son ductos o acueductos que poseen diferente aleación, tiene diámetro y longitud y cumple con funciones especificas. La misma que sirve para circular fluidos líquidos o semisólidos
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Industria Agroindustrial Tubería de acero inoxidable
Tubería de P.V.C Tubería de Hierro Galvanizado
Tubería de Hierro Zincado Tubería de hierro fundido gris o negro
Tubería barnizada
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Materiales y función
Tubería de hierro fundido gris o negro: Conducción de Amoniaco y Vapor. Acero inoxidable:Conduccion de alimentos y detergentes, sustancias químicas, agua,etc. Hierro Galvanizado: Conducción de Agua y otras sustancias Hierro Zincado: Conducción de Agua y otras sustancias.
Hierros blandos: Conducción de líquidos y derivados del petróleo. Tubería barnizada: Conducción de acometidos eléctricos.
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Bibliografía Tecnología del procesado de los alimentos: Principios y Práctica. Peter Fellows, 2da Ed .Zaragoza (España) :Acribia S.A, 2000. Manual Práctico de Combustión Industrial. Neira castillo P. Instrumentos Industriales, Su Ajuste y Calibración. Creus Solé. 2009
