PROYECTO DE GRADO INGENIERA MECNICA

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS

CARRERA DE INGENIERA MECNICA

REDISEO E IMPLEMENTACIN DE UN HORNO DE SECADO DE MADERA CON CAPACIDAD PARA 45 METROS CBICOS PERTENECIENTE A LA FBRICA PROMARA CIA. LTDA.

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIERO MECNICO

AGUILAR NARVEZ CARLOS NELSON

DIRECTOR: DR. REYNALDO DELGADO.

DR. MARCELO MEJASECRETARIO ACADMICO

OBJETIVO GENERAL Identificar, analizar y solucionar los problemas existentes en el horno convencional, de secado artificial, para madera de chanul, con corte de tabloncillo perteneciente a la empresa PROMARA CIA. LTDA.

OBJETIVOS ESPECFICOSElaborar un informe tcnico, a partir de una inspeccin visual, que muestre los problemas que se deben solucionar dentro del horno antes de la implementacin de cualquier sistema adicional.Redisear e implementar los sistemas fundamentales que contiene un horno convencional de secado de madera, para cumplir el programa de secado recomendado por la (Junta de acuerdo de Cartagena, 1989) para la madera de chanul. Reducir las fallas de secado que ocasionan el rechazo total de la pieza, en un 30%, en una carga de 2400 tabloncillos.

JUSTIFICACINEl proyecto dirigido y ejecutado por la empresa PROMARA CIA. LTDA., parte de una inspeccin al 100% del producto terminado, donde se obtuvo que alrededor de 80% de la produccin tena fallas despus del secado, sean estas dimensionales o de contenido de humedad.

ALCANCERediseo e implementacin del sistema de ventilacin.Rediseo e implementacin del sistema de humidificacin.Rediseo e implementacin del sistema de des-humidificacin.Seleccin y adquisicin de instrumentos de medicin.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMADifusin de vapor a travs de las paredesPandeo y deflexin de vigasDuctos en mal estadoSistema de humidificacin incompletoSistema de des-humidificacin artesanalSecado de madera defectuoso

Difusin de Vapor a travs de las paredes

Pandeo y deflexin en vigas

Ductos en mal estado

Sistema de humidificacin incompleto

Sistema de des-humidificacin artesanal

Madera en malas condiciones

DISEO DEL PROCESOSistema de flujo estacionarioBase del diseo: Saturador adiabtico.Presin de operacin: atmosfrica.Temperatura mxima de operacin 60 Celsius.Velocidad del aire 2 m/s

CONDICIONES DEL PROYECTOAire en condiciones estndar.Proceso a presin constate.Presin atmosfrica 72.32 kPaCondiciones promedio invierno 14C y 90% HRCondiciones promedio verano 22C y 40% HR Velocidad promedio del aire atmosfrico 2 m/s.Temperatura de roco mxima y mnima 10C y 7C, respectivamente.

PROCESO DE SECADO

REDISEO E IMPLEMENTACIN SISTEMA DE VENTILACINDiseo de ductos Clculo de prdidas de carga (diseo y rediseo)Simulacin de flujoSeleccin de equipos Seleccin de accesorios Montaje de equipos

Diseo antiguo

Bases del diseo Velocidad a travs de la pila 2 m/sDistribucin de aire caliente con ventilador centrfugo de 10.24 m^3/s (21696 CFM).rea de la pila de madera (1.71 m^2). Volumen del horno 107.1 m^3.Volumen de madera 45 m^3.Diseo a prdida constante.

Propuestas del diseo

Diseo conceptual

Diseo alternativo

Simulacin sistema de ventilacin

Accesorios ImplementacinCodo de acero galvanizado 280x600. (1)Difusor de acero galvanizado 280x600 a 300x600. (1)Ducto rectangular de acero galvanizado 300x600. (1)Codo acero galvanizado sin radio interior 200x300. (2)Codo ordinario de acero galvanizado, relacin R/D =1.25, 200x300. (1)Ducto rectangular de acero galvanizado 200x300. (2)Codo ordinario rectangular de acero galvanizado 200x300. (2)Ducto rectangular de acero galvanizado 200x300. (2)Difusor de acero galvanizado 200x300 a 200x600. (2)Difusor de acero galvanizado 200x300 a 300x600. (1)

Ingeniera de detalle

Montaje DuctosAnclaje a paredes y techo.Amortiguamiento de caucho entre soporte y ducto. Para conductos verticales 8 m entre soportes (UNE 100- 104 -84).Nivelacin en conductos verticales u horizontales.Distancia de anclaje regulable.

Montaje Equipos

REDISEO E IMPLEMENTACIN SISTEMA DE HUMIDIFICACINDiseo del sistema de abastecimiento.Seleccin de material para tubera Seleccin de equipos.Seleccin de accesorios para humidificacin.Clculo de prdidas en tubera (diseo y rediseo).Montaje de equipos y accesorios.

Diseo Antiguo

Diseo Antiguo (P&ID)

Bases del diseoHumidificar aire de 10% a 90% de humedad relativa.Abastecer agua a 40 Celsius.Caudal de agua necesario 138 L/h.Temperatura de accionamiento rociadores 40 Celsius.Diseo clculo de prdidas constante.Presin de operacin rociadores 0.3 bar

Alternativas de diseo

Diseo conceptual

Diagrama del proceso

Accesorios implementacinTubera de PVC NPT. (50 m)Tubera de PVC 1 NPT. (10 m)Universal PVC 1 NPT. (1)Bushing PVC 1 a NPT. (1) Vlvula Check 1 NPT. (1)Vlvula de bola 1 NPT. (1)Vlvula de Compuerta 1 NPT. (1)Vlvula de aguja 1 NPT. (1)Tefln industrial. (5 rollos) Abrazadera para tubera de . (20)Codos PVC NPT. (20)T PVC NPT. (12)Codos PVC 1 NPT. (5)T PVC 1 NPT. (3)34

Ingeniera de detalle

Montaje tubera

REDISEO E IMPLEMENTACIN SISTEMA DE DES-HUMIDIFICACINDimensionamiento de rejillas para extraccin de aire.Seleccin de material de rejillas para extraccin de aire.Colocacin de rejillas para extraccin de aire.Clculo de caudal de salida para cada rejilla de extraccin de aire.

Diseo Antiguo

Bases del diseoVelocidad de salida por la rejilla 2 m/s.Humedad de salida del aire 100% Dimensin de conductos para entrada de aire 200x600 [mm]. Dimensin final.Mantener presin constante dentro del horno.Masa de salida es igual a masa de aire de entrada + masa de agua extrada + masa de agua aadida.

Alternativas de diseo

Ingeniera de detalle

Accesorios implementacin Ventilas 200X600 mm. (2)Ventilas 200x300 mm. (2)

ANLISIS Y PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTOMedir humedad relativa del aireMedir temperatura dentro del horno Medir contenido de humedad de la madera.Medir el caudal de entrada para la tubera de agua.

Formato toma de datos

44

Instrumentos utilizados

ResultadosDiseo AntiguoRequerimiento de potencia para secado 11.35 kWPrdidas de calor a travs de las paredes 0.78 kWPrdida total a travs de estructura 5.17 kWPotencia total requerida de secado 40.32 kWEficiencia del sistema 40.97%Piezas con fallas dimensionales 208RediseoRequerimiento de potencia para secado 11.35 kWPrdidas de calor a travs de las paredes 0.62 kWPrdida total a travs de estructura 4.96 kWPotencia total requerida de secado 38.28 kWEficiencia del sistema 42.61%Piezas con fallas dimensionales 143

COSTO TOTAL DEL PROYECTO

ANLISIS FINANCIERO

CONCLUSIONESUn diseo aerodinmico evita estancamiento en las esquinas del horno y logra una mejor distribucin del aire.Mediante el rediseo se logr reducir las prdidas de calor a travs de las paredes en un 4.96%, lo que repercute en uso de combustible de 5.07% menos a lo que se utilizadaYa que el beneficio/costo es demasiado bajo realizar una anlisis de integridad de tubera en el sistema de humidificacin del horno de secado de tabloncillo, se opt por suponer que la tubera y accesorios estaban en perfectas condiciones.La separacin entre filas de madera en el apilado es demasiado tupida. Para facilitar el paso del aire y requerir un ventilador de potencia menor y consecuentemente, lograr la misma velocidad, segn norma, a travs, de la pila de madera, se debe utilizar listones con una separacin de 50 mm. Una extraccin de aire inferior permite que el aire frio se desplace fuera del horno para que el aire caliente que se encuentra en la parte superior ocupe este lugar.Se reduce la extraccin de aire por la parte superior del horno debido a que el aire caliente se encuentra en esta regin y sera un desperdicio de energaLa capacidad de bomba, ventilador y calefactor estn sobredimensionadas para todos los sistemas.

RECOMENDACIONESSe recomienda dar el uso y mantenimiento adecuado a las instalaciones para que en futuro no se presenten los problemas como ya sucedi en una ocasin. Revisar el manual de operacin del horno.Adquirir un instrumento de ltima tecnologa para medicin del contenido de humedad en la madera.Ya que se supuso que la tubera del sistema de humidificacin estaba en perfectas condiciones se recomienda que el cambio de la misma se realizar un tiempo no mayor al 70% de la vida til recomendada por el fabricante.Se recomienda seguir el programa de secado expuesto por la (Junta del acuerdo de cartagena, 1989).

FINGracias por la atencin prestada