Optimizacion Enfriador Clinker

OPTIMIZACION DE ENFRIADOR DE CLINKER Experto Universitario en Mantenimiento de Medios e Instalaciones Industriales Universidad de Sevilla

José Luis Romero González

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Introducción

Universidad de Sevilla


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Objetivo • El objetivo de este trabajo es hacer un análisis de la implantación de un nuevo enfriador de clinker en la fábrica de producción de cemento ubicada en Lemoa, Bizkaia. El análisis comprende una breve introducción a la fabricación del cemento, las consideraciones que llevaron a elegir el enfriador de FLSmidth así como el plan de mejoras implantado para optimizar su funcionamiento. Con respecto a esto último se hará gran incidencia en la formación impartida a los oficiales de mantenimiento, ya que como se verá en los datos esta acción ha sido clave para optimizar el funcionamiento y minimizar las pérdidas de producción. Universidad de Sevilla


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Breve descripción de la fabricación del cemento. • Extracción de materias primas en cantera. • Molienda de las materias primas. Para esto se utilizan prensas de rodillos y molinos de bolas. • Precalcinación y acondicionamiento térmico del material en la torre intercambiador. • Calcinación del material en el tubo de horno. El producto resultante se denomina CLINKER. • Enfriamiento del clinker. Esto se produce en el “Enfriador”. • Transporte y molienda del clinker junto con otros productos para obtener “cemento”. Universidad de Sevilla


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¿Por qué es necesario el enfriador? • El clinker al rojo no es transportable. • El clinker caliente influye desfavorablemente en la molienda del cemento. • Un proceso de enfriamiento adecuado perfecciona las propiedades del cemento. • El aprovechamiento del contenido térmico del clinker perfecciona las propiedades del cemento. Universidad de Sevilla


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Vista general del enfriador

Clinker

Aire de enfriamiento.



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Principio de enfriamiento



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Consideraciones previas • El enfriador formaba parte de un proyecto más amplio en el cual el objetivo global era conseguir un aumento de 350 t/d (de 1900 t/d a 2250 t/d). El coste total de este proyecto eran 19,7 M.Eur, y de estos 2,6 M.Eur eran para el enfriador. Finalmente se opto por el modelo FLS Crossbar SFC MM 9X62. La decisión se baso tanto en cuestiones técnicas como económicas. Este modelo presentaba grandes ventajas cara a mantenimiento ya que por su configuración de parrillas era muy sencillo el cambio de las mismas. Universidad de Sevilla


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Parrillas del enfriador • La parrilla es el conjunto bastidor y barras de empuje que posibilita el avance el clinker a través del enfriador.



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Barra de empuje • En esta imagen se aprecia la forma de una barra. El movimiento de avance es tal y como indica la flecha. El elemento de fijación de la barra se denomina puente. Universidad de Sevilla


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Análisis de mantenimiento



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Análisis de mantenimiento • Tras la puesta en marcha se detectó un alto nº de averías, la incidencia era tan significativa que afectaba a todos los indicadores de la planta. Por esto se decidió hacer un AMFE para analizar el problema y dar la solución oportuna. Previo al AMFE ya se intuía que los problemas básicamente se debían a fallos de montaje así como fallos y desconocimiento del equipo hidráulico. Universidad de Sevilla


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Análisis modal de fallos y efectos en el enfriador Elevada frecuencia de rotura de placas del enfriador

AVERIA

CAUSAS

EFECTO

ACC. CORRECTIVAS

Poco caudal de aire Parada de horno para de los ventiladores de cambio de placas(3 por refrigeración hora) debido a desgaste prematuro de placas por exceso de tª Mala estanqueidad Desgaste prematuro de entre cámaras placas por exceso de tª (pérdida de eficacia por perdida de presion de la refrigeración de una camara a otra El material original de Desgastes de placas las placas no resiste prematuros, que las condiciones de producen llenado de trabajo actuales tolvas y roturas de vvs Elevadas tª por Exceso de avalanchas de temperaturas que material y/o provocan desgaste de semicocidos placas y estructura Existencia de “río” de Abrasión continuada en material en la zona una zona debido a la izquierda excesiva capa de material Exceso de capa de Abrasión excesiva material transportado debido a la capa de material


METODO PRACTICO

Determinar si los caudales de aire Realizar una medida de caudales con generados por cada ventilador son tubo de pitot. los adecuados Revisar rodetes y correas, medir velocidades de ventilador. Estudiar la curva. Mejorar los cierres entre cámaras Cada vez que sea posible entrar al enfriador, revisar los cierres y en caso necesario repararlos Buscar material de recubrimiento Pedir ofertas, probar y controlar su que prolongue la duración de las duración, evaluando su rentabilidad. placas. Eliminar las avalanchas de material Estudiar las causas desde el punto de que provocan altas temperaturas vista de producción.

Estudiar por que se produce y -Experiencia en otras cementeras eliminarlo -Consultas con ingenierías o fabricantes

Adecuar el enfriador a la carga Aumentar la capacidad del enfriador actual actual


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Análisis modal de fallos y efectos en el enfriador II

Deformación y rotura del cajón de salida del enfriador

Rotura de las sujeciones de las parrillas

AVERIA

CAUSAS El enfriador soporta esfuerzos para los que no está diseñado Mala alineación y nivelación de los bastidores

Pérdida de las cuñas de calce de los bastidores

Material de los tornillos inadecuado para las condiciones actuales de trabajo Holguras en agujeros de los tornillos del chasis Protección inadecuada de la zona contra impactos de fragmentos procedentes de la machacadora Tª elevada problemas proceso


EFECTO Sobreesfuerzos en la estructura y partes mecanicas Funcionamiento incorrecto de la instalación. No provoca parada de horno inmediata Perdida de nivel entre bastidores, dejando paso a clinker al rojo. Parada para cambio de placas y vvs tolvas. Perdida del movimiento relativo entre bastidores, dificultando avance del material Perdida de recorrido del movto del bastidor y rotura de tornillos. Paso de fragmentos de clinker procedentes de la machacadora.

ACC. CORRECTIVAS METODO PRACTICO Adecuar el enfriador a la carga Aumentar la capacidad del enfriador actual actual Mantener una buena alineación

-Listar los puntos a revisar en parada -Cada vez que se produzca una parada revisar las nivelaciones y corregirlas en caso de que sea necesario

Evitar que se pierdan las cuñas

Soldar las cuñas al chasis por sus extremos. Revisar cada vez que se pueda entrar al enfriador

Buscar material de tornillos que Pedir ofertas de tornillos resistentes a soporte las condiciones de trabajo. elevadas temperaturas de trabajo y esfuerzo cortante. Probar y hacer un seguimiento . Eliminar holguras. Cada vez que se entre al enfriador revisar los agujeros y en caso necesario rellenarlos con recargue de soldadura. Mejorar la protección de la zona Estudiar la trayectoria de los impactos que recibe y colocar cadenas en la zona de la mampara que impidan el impacto

por Deformaciones de Evitar las avalanchas de clinker o de Estudiar las causas en el horno por las de estructura y salida de semicocidos cuales se producen esas avalanchas gases (compensador)


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Perdida de recorrido o anomalías en el movimiento de los bastidores móviles

Análisis modal de fallos y efectos en el enfriador II Exceso capa de clinker Mal sistema estanqueidad espejos Falta preventivo específico de elementos de desgaste o rotura

Sobreesfuerzos en la estructura y partes mecanicas Perdidas de material que aumentan el desgaste de cojinetes y tornillos muñequilla. Desgastes y roturas imprevistos de elementos de desgaste

Fallo lubricación Fallo material origen Roturas de eje delos ejes o deterioro conducido y/o por fatigas transmisor con parada de enfriador y horno larga (24 hrs teniendo repuesto) Mala alineación inicial Funcionamiento o pérdida de incorrecto de la alineación instalación. No provoca parada de horno inmediata Faltan criterios de mantenimiento y reparación


Adecuar el enfriador a la carga actual

Mejorar el sistema de cierre de las partes móviles -Establecer un preventivo encaminado a detectar desgastes que provoquen anomalias en el desplazamiento del chasis móvil -Eliminar elementos desgaste Se estudia en Lubricación -Asegurarse de que el material no presenta fallos de origen y que los ejes en servicio están en buen estado -Tener repuesto

Aumentar la capacidad del enfriador actual -Experiencia en otras cementeras -Consultas con ingenierías o fabricantes

-Identificar dichos puntos y crear un impreso donde se registren las inspecciones realizadas y anomalías detectadas. -Pedir ofertas roadamientos,tornillos etc -Pedir certificados del material en la adquisición de ejes nuevos -Realizar inspecciones periódicas de los ejes por ultrasonidos -Asegurar el repuesto de ambos ejes

Mantener la alineación del bastidor -Listar los puntos que pueden contribuir móvil a una desalineación de la parrilla para llevar un control -Realizar un procedimiento de actuación cuando se detecten desalineaciones Controlar puntos de desgaste y -Listar elementos de desgaste establecer criterios de sustitución de -Determinar cuando un elemento tiene esos elementos. que ser sustituido


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Análisis modal de fallos y efectos en el enfriador IV

Fallo lubricación

AVERIA

CAUSAS EFECTO Mala ubicación del Abrasión del cojinete y depósito de grasa espejos y atasque de distribuidores. Parada de horno para cambio de cojinetes : 6 h Se varían los No se sabe si el parámetros sin dejar engrase es correcto. registro de ello Falta preventivo Averias en los específico elementos del sistema de engrase. Falta un listado de Tiempo de reacción elementos de elevado ante una repuesto de la avería por falta de instalación material. Desgastes en cojinetes Falta de formación del Tiempo de reacción personal sobre elevado ante una funcionamiento de la avería por instalación desconocimiento de funcionamiento


ACC. CORRECTIVAS METODO Buscar una mejor ubicación del Cambiar el deposito de grasa a una depósito de grasa ubicación libre de polvo de clinker

Controlar las modificaciones que se Establecer pautas de modificación de lleven a cabo en la lubricación los parámetros Establecer un preventivo de la Listar las partes y elementos instalación susceptibles de ser revisadas y crear las gamas correspondientes Crear un registro en el que -Identificar con OMP los elementos de aparezcan los repuestos con su repuesto, características técnicas y denominación, características código. técnicas y su nº de ficha -Crear un listado. Dar formación.


-Crear un procedimiento de actuación en la instalación explicando su funcionamiento. -Difundir dicho documento en una sesión formativa.

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Evolución del % de parada del enfriador. 12 10 8 % Parada total 6 % Parada enfriador

4 2 0 2004


2005

2006

2007


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Conclusiones del AMFE • Tras realizar el AMFE y vista la evolución del % de parada del enfriador se vio que tras corregir los errores de montaje la principal causa de perdida de utilización técnica de la instalación era el desconocimiento de la instalación por parte de los oficiales encargados de su mantenimiento. Así que se preparó un curso formativo así como unos procedimientos sencillos con el fin de apoyar su trabajo diarío Universidad de Sevilla


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CURSO FORMACION GRUPO HIDRAULICO



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Identificación Componentes • • • •

Bomba(s). Tuberías. Bloque. Válvulas: – – – –

Manuales. Todo/nada. Proporcionales. Final de línea


• Relés releco válvulas todo nada. • Relés releco cañones. • Detectores de posición. • Transductores de presión. • PLC siemens. • Conectores: – Top plug drivers: para válvulas prporcionales. – Cabezas con diodos para valvulas todo nada. – Cabezas sin diodos para válvulas proporcionales José Luis Romero González

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Vista del Grupo hidráulico. GRUPO I y GRUPO II.


Bloque de unos de los grupos.


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Bomba de cuatro cuerpos. La bomba tiene Dos conductos de Admisión y 4 de Impulsión. En función del modo De trabajo así como Del paso de la carrera Efectuado trabajar uno Y otro cuerpo de la bomba.



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Salida a cilindros y retorno. Al ser cilindros de Doble efecto tenemos Una tubería para alimentar El lado donde se encuentra La cabeza del pistón y otra para alimentar el Lado donde se encuentra El vástago. En esta imagen también se aprecian los transductores de presión.

Transductores de Presión.



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Válvulas Y30 e Y31 Todas las válvulas son Servopilotadas. Quiere Esto decir que hay una Electrovalvula que tras Excitarse inicia un “servo Mecanismo” para abrir o Cerrar el paso de aceite. Todas las vállvulas operan Bajo este principio. En la imagen se ve la Electrovalvula, el “cover”, Tambien se aprecia el Bloque que es ahí donde Se encuentra la “válvula Principal”. Universidad de Sevilla


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Vista de “cartucho” válvula Y35



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“Cartucho” de válvula Y35



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Válvula proporcional Esta válvula solo tiene dos vías, Cuando esta desexcitada es Cuando permite el paso de Aceite. Cuando este activada (al 100%) la válvula se encuentra Cerrada. Al ser una válvula Proporcional, si en lugar de Mandarle una señal del 100% Le mandamos algo menos, lo Que va a suceder es que no va A estar cerrada completamente y Esto posibilita cierta regulación.



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Válvulas servopilotadas.

ELECTROVALVULAS SIN EXCITAR Universidad de Sevilla


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Válvulas servopilotadas.

ELECTROVALVULAS EXCITADAS Universidad de Sevilla


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Antiretorno



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Puntos toma presión



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Modalidades de trabajo. • Las modalidades de trabajo se definen en función de: – La velocidad de las parrillas. Esto viene dado por el caudal de aceite suministrado a los cilindros. Por lo tanto esta directamente relacionado con el nº de bombas que trabaja en cada paso de la secuencia o carrera. – La secuencio o carrera. Esta siempre es la misma. Retorna D2; Retorna D1: Avance D1+D2. Universidad de Sevilla


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Modalidades de trabajo Modalidades de funcionamiento Avance a baja velocidad Retorno a baja velocidad Avance a baja velocidad Retorno a alta velocidad Avance alta velocidad Retorno alta velocidad



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Modo 1. Retorno D2

Válvulas eléctricamente activadas: Y35-Y38. Aquí se ve el retroceso del accionador 2. En este caso lo hace con UNA sola bomba.



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Modo 1. Retorno D1

Válvulas eléctricamente activadas: Y34-Y38. Aquí se ve el retroceso del accionador 1.En este caso con UNA bomba movemos el accionador 1.



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Modo 1. Avance D1 + D2

Válvulas eléctricamente activadas: Y30-Y32-Y34Y35-Y36-Y37. Aquí se ve el avance de los dos accionadores. En este caso con UNA bomba movemos los dos accionadores. Universidad de Sevilla


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Modo 2. Retorno D2

Válvulas eléctricamente activadas: Y33-Y35-Y38. Aquí se ve el retroceso del accionador 2. En este caso con DOS bombas movemos el accionador 2.



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Modo 2. Retorno D1

Válvulas eléctricamente activadas: Y33-Y34-Y38. Aquí se ve el retroceso del accionador 1. En este caso con DOS bombas movemos el accionador 1. . Universidad de Sevilla


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Válvulas eléctricamente activadas: Y30-Y32-Y34Y35-Y36-Y37. Aquí se ve el avance de los dos accionadores. En este caso con UNA bomba movemos los dos accionadores. Universidad de Sevilla


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Modo 3. Retorno D2

Válvulas eléctricamente activadas: Y33-Y35-Y38. Aquí se ve el retroceso del accionador 2. En este caso con DOS bombas movemos el accionador 2



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Modo 3. Retorno D1

Válvulas eléctricamente activadas: Y33-Y34-Y38. Aquí se ve el retroceso del accionador 1. En este caso con DOS bombas movemos el accionador 1. . Universidad de Sevilla


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Válvulas eléctricamente activadas: Y30-Y31-Y34Y35-Y36-Y37. Aquí se ve el avance de los dos accionadores. En este caso con DOS bombas movemos los dos accionadores. Universidad de Sevilla


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Conectores válvulas todo nada



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Reles de interconexión

Reles grupo I

Reles grupo II

Reles cañones



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Conectores valv. proporcionales



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Top Plug Drivers



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ESQUEMA ELECTRICO DEL GRUPO Universidad de Sevilla José Luis Romero González

HIDRAULICO

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Averías, diagnostico y solución: Alarmas • Como Interpretar una alarma. • Ejemplo: » 107 A1 N12P01 Transport pressure 2 > max 2. » The hydraulic drive 2 has been overloaded. » 107: es el nº de alarma. » A1: Indica si es una alarma de parada o no. A1 es de preaviso y A2 es de parada. » N12P01: Indica que elemento físico que provoca la alarma. En este caso es un transductor de presión.



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Tests para localizar fallos • Procedimiento 03-01. Localización y resolución de averías en el grupo hidráulico. – Poner el modo en manual, para en todo momento tener control de que válvulas actúan. – Con el control local mover las parrillas: Retorno D2, Retorno D1, Avance D1+D2. – Tras localizar en que modo y en que paso de secuencia tenemos el error, colocar manómetros donde nos interese para ver que presión obteneos.



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Ajustes. • Ajuste de Top Plug Drivers (cabezas de válvulas proporcionales). Procedimiento 03-05. Ajuste las tarjetas electrónicas para las válvulas proporcionales del grupo hidráulico del enfriador. • Ajuste de corredera de válvula proporcional.



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Información de pantalla En cuadro local y mando centralizado



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Mímico accionadores



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Información accionadores



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Menú Principal



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Menú parámetros



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Modalidad regulador



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Selección detector de posición



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Pantalla contraseña



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Comprobación electro válvulas



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Gráfica mando Centralizado I



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Gráfica mando centralizado II



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Gráfica mando centralizado III



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CONCLUSION Comentarios finales



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Comentarios finales • En toda puesta en marcha y/o instalación nueva es probable que aparezcan fallos que los departamentos de mantenimiento han de resolver. Para poder solventar estas situaciones se requiere: – Un diagnóstico clara del problema; para estos ayudan los AMFE y/o estudios estadísticos del problema. – Es fundamental establecer un plan de formación adecuado y dirigirlo a las personas que van trabajar en la instalación.

• Teniendo en cuenta esta metodología podremos resolver la gran mayoría de problemas que aparezcan en el mundo del mantenimiento Industrial.



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Optimizacion Enfriador Clinker

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