procesos de fabricacion u5
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8/15/2019 procesos de fabricacion u5
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INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE EL MANTE
• PROCESOS DE FABRICACION
TEMA:
• MAQUINADO POR CHORRO ABRASIVO
• M.D CARLOS G.MARTINEZ FLORES
http://image.thefabricator.com/a/el-chorro-de-agua-la-hace-en-grande-omax-water-jet.jpghttp://image.thefabricator.com/a/el-chorro-de-agua-la-hace-en-grande-omax-water-jet.jpg
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PROCESOS ESPECIALES DE MAQUINADO
El formado partes hechas de carburos y otrosmetales difíciles de maquinar, se ha limitado por
muchos años al esmerilado con ruedas de
diamantes.
Debido al costo de las ruedas de diamante y el
tiempo requerido para esmerilar, se ha efectuado
mucho esfuerzo hacia el desarrollo de métodos mas
económicos.
Se encuentran actualmente no menos de cuatro
métodos fundamentales de maquinado, siendo
estos mecánico, químico, electroquímico, ytermoeléctricos.
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MAQUINADO POR CHORRO ABRASIVO
• Es un proceso mecánico por el corte de materiales duros y
quebradizos, esto es similar a una ráfaga de arena, utilizando
pequeña partículas muy finas y control de cierre a baja
velocidad.
• La acción
de corte se
muestra enla siguiente
figura:
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• Por medio del aire o CO2 se llevan las partículas
abrasivas que chocan en la pieza a velocidades
alrededor de 900 a 18000 m/min.
• Este se utiliza para el corte, polvos de oxido de
aluminio o carburo de silicio, mientras que los polvos
ligeros como la delimita o bicarbonato de sodio, se
usan para limpieza, grabado y pulido.
• Los polvos no son recirculados a causa de posible
contaminación lo cual es apto a la obstrucción delsistema.
• El maquinado con abrasivo a chorro corta materiales
frágiles sin dañarlos.
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Otros usos incluyen vidrio escarchado, remoción de óxidos ensuperficies metálicas, rebabeado, grabado de moldes,
taladrado y corte de secciones finas de metal, corte y moldeo
de materiales cristalinos.
• Este no es adecuado para el corte de materiales blandos
porque las partículas abrasivas tienden a embutirse
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• En este maquinado se dirige un chorro de alta
velocidad de aire seco, nitrógeno o bióxido de
carbono, que contiene partículas abrasivas, contra la
superficie de la pieza de trabajo en condiciones
controladas.
• El impacto de las partículas desarrollan una fuerza
suficiente concentrada para realizar operaciones
como; corte de pequeños orificios, ranuras o patrones
intrincados en materiales metálicos y no metálicos muy
duros o incluso frágiles.
• Se muestra en la sig. Figura;
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• La presión del gas de suministro es de orden de 850
Kpa, la velocidad del chorro abrasivo puede ser
hasta de 300 m/s y se controla por medio de una
válvula.
• Por lo general la boquillas se fabrican con carburo
de tungsteno o con safiro, los cuales tienen resistenciaal desgaste abrasivo.
• Como el flujo de los abrasivos tienden a redondear
las esquinas, deben evitarse las esquinas agudas en
el diseño para el maquinado por chorro abrasivo.
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• Un abrasivo:
• Es una sustancia que tiene como finalidad actuar sobre otros
materiales con diferentes clases de esfuerzo mecánicotriturado, molienda, corte, pulido.
• Es de elevada dureza y se emplea en todo tipo de procesos
industriales y artesanos
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CLASES DE ABRASIVOS:
•
Hay dos clases de abrasivos:1. Los naturales, que son: • El cuarzo es anhídrido silícico y se utiliza en forma de
arena o en forma de piedra arenosa o asperón.
• El esmeril está formado de un 50-65% de alúmina quees el elemento cortante y el resto son impurezas de
óxido de hierro, sílice y cromo, se emplea pulverizadopara la fabricación de lijas.
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• El corindón está formado de un 70-75% dealúmina, es más duro que el esmeril y demejor calidad.
• El diamante es carbono puro cristalizado y se
utiliza en la fabricación de muelas
diamantadas
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• 2. Artificiales:
• El corindón artificial o alumdum, se obtiene a partir de la bauxita por fusión a400°C y se obtenemos este abrasivo que contiene del 75-85% de alúmina.
• El corindón blanco de mayor dureza se obtiene por fusión se la alúmina
pura.
El carborundum es el nombre comercial del carburo de silicio y se obtiene a
2200°C carbón de cock, arena silícea, cloruro sódico y serrín, es el
abrasivo más duro que se conoce.
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MAQUINAS PARA EL MECANIZADO POR ABRASIVOS:
• Las esmeriladoras: Son máquinas muy sencillas, compuestas casi exclusivamente por las
muelas y un motor que las acciona. Pueden ser fijas y portátiles. Las fijas
se emplean para desbarbar o para dar formas rudimentarias para piezas
sin presión y las portátiles se emplean exclusivamente para desbarbar.• Las afiladoras:
Son similares a las esmeriladoras, pero dotadas de una mesa montada
sobre un pedestal y que desliza por unas guías verticales de éste.
• Las rectificadoras:Son máquinas de alta precisión empleadas para rectificar
a las medidas exactas piezas mecanizadas con otras máquinas
herramientas.
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APLICACIONES DE LOS ABRASIVOS
• 1. Chorros de arena:
Son aparatos compuestos de un depósito para la arena cuyo fondo
cónico está unido a un tubo por el que circula una corriente de aire
a presión que arrastra granos de arena del depósito y losproyecta sobre la pieza que se trabaja conducidos por una banda
elástica que termina en una boquilla manejada por el operario.
Las arenas son generalmente silíceas pero también se emplean
granos de corindón. Tiene una gran aplicación industrial para la
limpieza y preparación se piezas.
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• 2. Muelas:Son las herramientas de corte formadas por materiales
abrasivos cuyos filos son los granos de éste y actúan generalmente algirar la muela a gran velocidad. Se utiliza para desbastar o rebajar
piezas en trabajo de poca precisión, para afilar herramientas
restableciendo sus filos y ángulos de corte, para rectificar o afinar
piezas de elevado grado de precisión y para trozar(cortar) materialesduros.
• Hay muelas naturales o de agua son piedras de arenisca o asperón
cortadas en forma de disco, y las muelas artificiales que son las más
utilizadas se fabrican de acuerdo a las necesidades específicas de su
aplicación
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•Sus propiedades de las muelas quedan definidas por 4 características:
• Clase de abrasivo.
• Tamaño de grano.
• Grado de dureza. • Clase de aglomerado y estructura.
• Los abrasivos no naturales más utilizados son: el corindón artificial denominado por la
letra A, y el carborundum denominado por Ccf
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La mayoría de los procesos tradicionales de maquinado quitan
material formando
virutas, o lo hacen por abrasión. No obstante, existen numerosos
casos en que estos procesos no son satisfactorios o simplemente
no son posibles por alguna de las siguientes razones:
• El material tiene dureza o resistencia muy elevada, o el mismoes demasiado frágil
• La pieza es demasiado flexible o resulta difícil sujetar las partes
• La forma de la pieza es compleja
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• El acabado superficial y la tolerancia dimensional sonmuy rigurosos
• El aumento de la temperatura y los esfuerzos
residuales en la pieza no son deseables ni aceptables.
Dado que el uso de procesos avanzados de maquinado
ofrece mayores ventajas
técnicas y económicas que los convencionales, se
procederá a describir el método avanzado delmaquinado con chorro de agua.
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•
El corte con chorro deagua usa una corrientefina de agua a altapresión y velocidaddirigida hacia la superficie
de trabajo para producirun corte. Para ésteproceso también se utilizael nombre maquinadohidrodinámico.
El chorro funciona como
una sierra y corta una
ranura angosta en la pieza.
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Este haz de agua es capaz de cortar una gran
variedad de materiales. Los materiales blandos comolas gomas, espumas, compuestos para las juntas de
automoción, fibras de pañales e incluso los alimentos
se pueden cortar solamente con agua a alta presión.
En este caso solo utilizamos la energía cinética del
agua para producir el corte
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Para obtener un chorro fino de agua se utiliza una
pequeña abertura de boquilla con diámetro de 0.1 a 0.4mm. Para proporcionar al chorro una energía suficiente
para poder cortar, se usan presiones hasta de 400 MPa y
el chorro alcanza velocidades hasta de 900 m/s. en una
bomba hidráulica que presuriza el fluido al nivel deseado.
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La unidad de boquilla consiste en un soporte
hecho de acero inoxidable y una boquilla de zafiro,rubí o diamante. El diamante dura más, pero es el
más costoso
En el maquinado deben usarse sistemas de
filtración para separar las virutas
producidas durante el proceso. Los fluidos
de corte en ese sistema son soluciones depolímeros, las cuales se prefieren debido a
que tienden a producir una corriente
coherente.
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• La distancia de separación es a distancia entre la boquilla y la
superficie de trabajo. En general, se prefiere que esta distancia seamínima para reducir la dispersión de la corriente del fluido antes deque golpee la superficie. Una distancia de separación normal es de1/8 de In. (3.2 mm).
El tamaño del orificio de la boquillaafecta la precisión del corte; lasaberturas más pequeñas se usan paracortes más finos sobre materiales másdelgados.
Para cortar materia prima más gruesase requieren corrientes de chorro más
densas y mayores presiones.
Esta tecnología permite la colocación de varias capas una encima de
otra para cortarlas a la vez manteniendo las calidades de corte con
cierta homogeneidad, aumentando así en gran medida la
productividad del proceso.
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La velocidad de avance del corte se refiere a la velocidada la que se mueve la boquilla a lo largo de la trayectoriade corte.
La velocidad de avance típica varía desde 12 in/min(5mm/seg) hasta 1200 in/min (500mm/seg),dependiendo del material de trabajo y su grosor.
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Cuanto menor es el índice de
mecanizabilidad, más lento se hace el corte,
y cuanto mayor espesor también se reduce
la velocidad de corte.
Por lo general, se hace en forma automáticausando un control numérico computarizado
o robots industriales para manipulación de
la unidad de boquilla a lo largo de la
trayectoria deseada.
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Se usa en forma eficaz para obtener tirasde materia prima plana, como plásticos
textiles materiales compuestos mosaicos
para pisos alfombras piel y cartulinas.
Se han instalado celdas robóticas con
boquillas para maquinado con chorro de
agua ensambladas como herramienta de
un robot para seguir patrones
tridimensionales de corte irregular, porejemplo para cortar y recortar tableros de
automóvil antes del ensamble.
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En estas aplicaciones, la ventaja es que la
superficie de trabajo no se tritura ni quemacomo en otros procesos mecánicos o
térmicos, en consecuencia, la pérdida de
material es mínima porque la ranura de corte
es estrecha, esto reduce la contaminación
ambiental y existe la facilidad de automatizarel proceso usando controles numéricos o
robots industriales.
Una limitación es que no es conveniente para
cortar materiales frágiles (por ejemplo, vidrio),
porque tiende a resquebrajarlos durante el
proceso.
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Corta formas casi netas de prácticamente
cualquier forma o complejidad de piezas
Piezas de tipo producción cuando resultan críticos
los recortes bajo tolerancias estrictas y complejas
Reduce el acabado secundario al
proporcionar piezas casi netas sin una zona
térmicamente afectada
En el 90% de los casos las piezas cortadas
por agua pueden tomarse como piezas
terminadas.
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1 - de alta presión de
entrada de agua
2 - joya (rubí o diamante)
3 - abrasivo (granate)
4 - tubo de mezcla
5 - la guardia
6 - chorro de agua
7 - el material cortado
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M.D. CARLOS GERARDO MARTINEZ FLORES
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La función básica
• Es unir dos o más partes entre sí para formarun conjunto o subconjunto completo. La uniónde las partes se puede lograr con soldadura de
arco o de gas, soldadura blanda o dura o conel uso de sujetadores mecánicos o deadhesivos.
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Sujeción mecánica
• Se puede lograr por medio de tornillos,remaches, roblones, pasadores, cuñas yuniones por ajuste a presión estos últimos se
consideran sempiternamente, las efectuadascon otros sujetadores mecánicos no sonpermanentes los mecánicos son más costosos
y requiere capacidad en la preparación departes por unir.
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Soldadura
Su importancia comercial y tecnológica se deriva de lossiguiente:
1. La soldadura proporciona unión permanente
2. La unión soldada puede ser más fuerte que los materialesoriginales.
3. En general, la soldadura es una forma más económica de unir
componentes, en términos de uso de materiales y costos defabricación.
4. La soldadura no se limita al ambiente de fábrica. Puede
realizarse en el campo.
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Tipos de Soldadura
Soldadura por fusión:
Estos procesos usan el calor para fundir losmateriales
base. En muchas operaciones de soldadura porfusión,
se añade un metal de aporte a la combinaciónfundida
para facilitar el proceso y aportar volumen y
resistencia a la unión soldada.
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Soldadura de estado sólido
Algunos procesos representativos de esteproceso son:
• Soldadura por difusión: las partes se colocan juntas bajo presión a una temperaturaelevada.
•
Soldadura por fricción: es un proceso similaral de difusión, solo que la temperatura seobtiene al friccionar las partes a unir.
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La Unión por Soladura
• La soldadura produce una conexión sólidaentre dos partes denominada unión porsoldadura, así es como se denomina a este
contacto de los bordes o superficies de laspartes que han sido unidas.
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La soldadura por resistencia
• Es principalmente un tipo de soldadura porfusión donde el calor se obtiene mediante lageneración de un gran resistencia eléctrica
dirigida hacia el flujo de corriente en la uniónque se va a soldar
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Uniones adhesivas
• El uso de adhesivos data de épocas antiguas, yel pegado fue probablemente el primero delos métodos de unión permanente utilizado.
Los adhesivos tienen un alto rango deaplicaciones de unión y sellado, para integrarmateriales similares y diferentes, como
metales, plásticos, cerámica, madera, papel ycartón entre otros.
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Principios
• 1. Se debe maximizar el área de contacto de launión
• 2. Los pegados son más fuertes en cizalla y en
tensión, y las uniones deben diseñarse paraque se apliquen tensiones de esos tipos.
• 3. Los pegados son más débiles en hendiduras
o desprendimientos, y deben diseñarse paraevitar este tipo de tensiones.
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Tipos de Adhesivos
• Los adhesivos naturales :son materiales derivados defuentes como plantas y animales, e incluyen las gomas,el almidón, la dextrina, el flúor de soya y el colágeno.
•Los adhesivos inorgánicos : se basan principalmenteen el silicio de sodio y el oxicloruro de magnesio,aunque el costo de estos es relativamente bajo, suresistencia es similar a los naturales.
• Los adhesivos sintéticos: constituyen la categoría másimportante en la manufactura; incluyen diversospolímeros termoplásticos y duroplásticos
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Métodos de aplicación de
adhesivos
• 1) Aplicación conbrocha
•
2) Rodillos manuales
• 3) Serigrafía
• 4) Por flujo
• 5) Por aspersión oatomización
• 6) Con aplicadoresautomáticos
• 7) Recubrimientomediante rodillo
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Ensamble Mecánico
Tornillos, Tuercas y Pernos
• Los tornillos y los pernos son sujetadores conroscas externas. Hay una diferencia técnica
entre un tornillo y un perno, que confrecuencia se confunde en el su uso popular.
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• Un tornillo es un sujetador con rosca externaque, por lo general, se ensambla en un orificioroscado ciego.
• Un perno es un sujetador con rosca externaque se inserta a través de orificios en las
partes y se asegura con una tuerca en el ladoopuesto.
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Otros sujetadores roscados
y equipo relacionad
• 1) Los insertos con tornillo de rosca son pernossin cabeza con rosca interna o rollos de alambrehechos para insertarse en un orificio sin rosca y
para aceptar un sujetador con rosca externa.
• 2) Los sujetadores roscados prisioneros son
sujetadores con rosca que han pre ensambladopermanentemente a una de las partes que se vana unir.
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Remaches y ojillos
• Los remaches son sujetadores que se utilizanampliamente para obtener una uniónpermanente en forma mecánica. Estos
remaches son una punta con cabeza y sinrosca que se usa para unir dos(o más) partes,la punta pasa a través de orificios en las partes
y después forma una segunda cabeza en lapunta del lado opuesto.
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Ajustes por interferencia
• Los ajustes de agarre automático son la uniónde dos partes, en las cuales los elementos quecoinciden poseen una interferencia temporal
mientras se oprimen juntos, pero una vez quese ensamblan se entrelazan para conservar elensamble.
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Existen otros ajustes por
interferencia como
• a) Puntillado : es una operación de sujeciónen a cual se usa una maquina que produce laspuntillas en forma de U de alambre de acero,
y de inmediato las inserta a través de las dospartes que se van a unir.
• b) Engrapado: son grapas en forma de U quese clavan a través de dos partes que se van aunir.
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• c) Cosido :es un método de unión común parapartes suaves y flexibles, tales como telas ypiel, el método implica el uso de un cordón o
hilo largo entrelazado con las partes paraproducir una costura continua entre ellas.
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Diseño para ensambles
En años recientes el diseño de ensambles harecibido
mucha atención, pero sus operaciones tienen unenorme costo de mano de obra, y para que el
diseñosea exitoso se plantean dos puntos sencillos:• 1) Diseñar el producto con la menor cantidad de
partes posibles• 2) Diseñar las partes restantes para que se
ensamblen con facilidad
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SOLDADURA CON ARCO
ELÉCTRICO
• La soldadura con arco eléctrico, SAC (arcwelding en inglés, AW), es un proceso de
soldadura en el cual la unión de las partes se
obtiene por fusión mediante el calor de unarco eléctrico entre un electrodo y el materialde trabajo.
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• Un arco eléctrico es una descarga de corrienteeléctrica a través de una separación en uncircuito. Se sostiene por la presencia de una
columna de gas térmicamente ionizada(denominada plasma) a través de la cual fluyela corriente. En un proceso de AW, el arcoeléctrico se inicia al acercar el electrodo a la
pieza de trabajo, después del contacto elelectrodo se separa rápidamente de la pieza auna distancia corta.
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• En la mayoría de los procesos de soldaduracon arco eléctrico, se agrega un metal deaporte durante la operación para aumentar el
volumen y fortalecer la unión soldada.Conforme el electrodo se mueve a lo largo dela unión, el pozo de metal fundido se
solidifica de inmediato.
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• El movimiento del electrodo se consigue ya seamediante una persona que solda (soldadura manual) opor medios mecánicos (soldadura con máquina,
soldadura automática o soldadura robótica).
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• Un aspecto problemático de la soldaduramanual con arco eléctrico es que la calidad dela unión fundida depende de la habilidad y
ética de trabajo del soldador. La productividadtambién es un aspecto de la soldadura conarco eléctrico.
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Procesos Regionales
Instituto Tecnológico Superior
de el Mante
M.D. CARLOS G.MARTINEZ FLORES
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INGENIO EL MANTE S.A DE C.V :.
• En 1928 se inicia el proyecto de un IngenioAzucarero, llevando por nombre Compañía
Azucarera del Mante, S.A. Siendo la compañíacontratista Fomento y Urbanización, S.A. deMéxico, D.F. Y Monterrey, N.L. quién construyó
los edificios y montó la maquinaria entre 1930-1931.Los constructores fueron, la compañíaFulton Iron Works Co. St. Louis, MD. E.U.A.
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la producción del azúcar
• La caña que abastece este Ingenio procede deejidatarios y pequeños productores, pertenecientes alDistrito de Riego No. 02 del Mante, Municipio de Cd.
Mante.
• En la refinería se produce azúcar 100% refinada con lasmejores normas de calidad, la cual se distribuyeprincipalmente a: Embotelladoras, Galleteros,
Chocolateros, Exportamos principalmente a E.U. paraempresas como PEPSICO para la elaboración decereales.
Ñ
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MANEJO DE CAÑA
• Para pesar camiones hay dos básculas electrónicas paracamión, dos de 80 tons. y una revuelta de 60 tons. Parael manejo de caña a granel en el batey, se cuenta conuna grúa estacionaria electrificada de 14 tons. que
descarga sobre un muro de contención de 30 mts.
• Para éstas maniobras se cuenta también con uncargador frontal de llantas de hule con aditamentos
para el manejo de la caña con capacidad de 200tons./hr. También la caña se descarga por medio de 2volteadores de hilo hidráulico con capacidad de 20tons.
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EQUIPO DE MOLIENDA
• La caña se prepara con 2 juegos de cuchillas de44 y 38 machetes respectivamente, cuenta conun tándem con capacidad de 6,000 tons. métricas
en 24 horas. compuesto de desmenuzadora de 6molinos de 24 mazas en total.
• El Tándem o equipo cuenta con 3 calderas de
vapor con capacidad de generación de 183,705toneladas por hora, utilizando como combustibleuna mezcla de combustóleo con bagazo.
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CLARIFICACION
• El guarapo se pesa en una báscula Metler Toledomodelo Jaguar automática digital de 2 tanques concapacidad de 5 tons. c/u que descargan a 2 tanquesincubadores con capacidad de 48,900 lts. c/u y 4clarificadores con capacidad total de 1´010,000 lts.
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Azúcar crudo
• EVAPORACION:
Un triple efecto con capacidad total de evaporación de 2,231 mts².
• TACHOS:
Una batería de 11 tachos de calandria destinados al trabajo deazúcar crudo.
• EQ. DE CONDENSACION Y VACIO:
Se cuenta con condensadores barométricos de chorro múltiple.
• CRISTALIZADORES:
20 cristalizadores tipo "U" abiertos de 37,500 lts. c/u.
REFINERIA y ALMACENAMIENTO DE
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REFINERIA y ALMACENAMIENTO DEAZUCAR
• Se sigue el proceso ácido fosfórico-cal y uso de carbónactivado vegetal en polvo desechable. El equipo derefinería está integrado por 2 tanques fundidores
cilíndricos verticales con agitadores de 5,000 lts. c/u.Tres tanques colchón, uno de 40,000 lts. y dos de16,700 lts.
• Existen 4 bodegas con capacidad total de 600,000sacos de 50 kg. c/u. El azúcar se envía a las bodegaspor medio de conductores de tablillas.
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tanques
TANQUES PARA MIELES:
• Para el almacenamiento demiel final se cuenta con un
tanque cilíndrico vertical confondo semiesférico construidode lámina de fierro concapacidad de 1´150,530 lts., ycon un tanque cilíndricovertical construido de láminade fierro dulce con capacidadde 10´000,000 lts.
TANQUES PARA PETROLEO:
• Es un tanque cilíndrico verticalcon lámina de fierro y
capacidad total de 2´100,852lts. un tanque subterráneo deconcreto con capacidad para110,000 lts. y un tanquecilíndrico de fierro concapacidad de 200,000 lts.
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8/15/2019 procesos de fabricacion u5
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DESTILERIA
• La fábrica de alcohol consta de un aparatoBarbet de 29,000 lts. de alcohol de 96° G.L.,
compuesto de 3 columnas. Para elalmacenamiento de alcohol consta de 6tanques con capacidad de 1´292,778 lts., dos
tanques para almacenamiento de cabezas ycolas de 3,006 y 2,004 lts. respectivamente.
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