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DISEÑO DE UN CICLÓN PARA LA EXTRACCIÓN DE POLVO DE ULEXITA EN LA LÍNEA DE EMBOLSADO DE LA EMPRESA SOCCOMAVK S.C
Rodrigo Mamani Cruz
Centro de Estudio de Posgrado e Investigación
I
2024
Español
Español -
Bolivia
Código: DMI-22-24
Ubicación Física: M267d/DMI-22-24
Carrera: libro.carrera
Título: DISEÑO DE UN CICLÓN PARA LA EXTRACCIÓN DE POLVO DE ULEXITA EN LA LÍNEA DE EMBOLSADO DE LA EMPRESA SOCCOMAVK S.C
Autor Institucional:
ÍNDICE TEMÁTICO CESIÓN DE DERECHOS ....................................................................................... i DEDICATORIA ...................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS ........................................................................................... iii RESUMEN ............................................................................................................ iv ÍNDICE TEMÁTICO ............................................................................................... v ÍNDICE DE TABLAS O CUADROS ...................................................................... viii ÍNDICE DE FIGURAS, GRÁFICOS ....................................................................... ix CAPITULO I ........................................................................................................... 1 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 1 1.1. ANTECEDENTES ..................................................................................... 2 1.2. PROBLEMÁTICA ...................................................................................... 3 1.2.1. Formulación del problema .................................................................. 3 1.3. JUSTIFICACIÓN ....................................................................................... 3 1.3.1. Justificación Económica ..................................................................... 3 1.3.2. Justificación Tecnológica .................................................................... 4 1.3.3. Justificación Social ............................................................................. 4 1.4. METODOLOGÍA ....................................................................................... 4 1.4.1. Tipos de investigación ........................................................................ 4 1.4.1.1. Investigación metódica ................................................................. 4 1.4.1.2. Investigación aplicada .................................................................. 5 1.4.1.3. Investigación descriptiva .............................................................. 5 1.4.2. Métodos .............................................................................................. 5 1.4.2.1. Métodos teóricos .......................................................................... 5 1.4.2.2. Métodos empíricos ....................................................................... 6 1.4.3. Técnicas e Instrumentos ..................................................................... 6 1.5. OBJETIVOS .............................................................................................. 6 1.5.1. Objetivo General ................................................................................. 6 1.5.2. Objetivos Específicos ......................................................................... 6 CAPITULO Il .......................................................................................................... 8 2. DESARROLLO .................................................................................................. 8 2.1. MARCO CONTEXTUAL ............................................................................ 8 2.1.1. Antecedentes de la empresa .............................................................. 8 2.1.2. Proceso productivo y extracción de la ulexita ..................................... 9 vi 2.1.3. Macro localización .............................................................................. 9 2.1.4. Micro localización ............................................................................... 9 2.2. MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL ........................................................ 10 2.2.1. Antecedentes de la ulexita ................................................................ 10 2.2.2. Fluidización ...................................................................................... 10 2.2.3. Sistemas de captación de polvo ....................................................... 11 2.2.3.1. Filtros de mangas ....................................................................... 11 2.2.3.2. Ciclón industrial .......................................................................... 12 2.2.3.3. Exaustor centrifugo .................................................................... 13 2.2.4. Ciclón separador de partículas ......................................................... 14 2.2.4.1. Funcionamiento del ciclón separador ......................................... 15 2.2.4.2. Características técnicas ............................................................. 16 2.2.5. Familias de ciclones ......................................................................... 16 2.2.5.1. Ciclones de alta eficiencia .......................................................... 17 2.2.5.2. Ciclones de alta capacidad ........................................................ 17 2.2.5.3. Ciclones convencionales ............................................................ 18 2.2.6. Tipos de ciclones .............................................................................. 19 2.2.7. Partes de un ciclón separador .......................................................... 21 2.3. INFORMACIÓN Y DATOS OBTENIDOS ................................................ 22 2.4. ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN .......................................................... 23 2.5. CONSIDERACIONES DE DISEÑO ......................................................... 23 2.5.1. Diseño del ciclón .............................................................................. 23 2.5.2. Dimensionamiento del ciclón ............................................................ 24 2.5.3. Eficiencia de colección ..................................................................... 25 2.5.4. Material de fabricación del ciclón separador ..................................... 26 2.5.5. Simulación por software ................................................................... 26 2.5.6. Estructura de soporte ....................................................................... 27 2.5.7. Soldadura ......................................................................................... 28 2.5.8. Recubrimiento de protección ............................................................ 31 2.6. DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE DISEÑO .............................. 32 2.6.1. Selección del tipo de ciclón............................................................... 33 2.6.2. Diámetro del ciclón ........................................................................... 33 2.6.3. Dimensiones del ciclón de partículas ................................................ 34 2.6.4. Eficiencia del ciclón .......................................................................... 36 vii 2.6.5. Espesor de las planchas de acero .................................................... 40 2.6.6. Selección del material ....................................................................... 41 2.6.7. Soldadura aplicada ........................................................................... 42 2.6.8. Análisis y simulación del ciclón utilizando SolidWorks ...................... 42 CAPITULO Ill ....................................................................................................... 49 3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................. 49 3.1. CONCLUSIONES ................................................................................... 49 3.2. RECOMENDACIONES ........................................................................... 50 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 51 ANEXOS .............................................................................................................. 54 viii ÍNDICE DE TABLAS O CUADROS Tabla 2-1: Características de los ciclones de alta eficiencia ................................ 17 Tabla 2-2: Características de los ciclones de alta capacidad ............................... 18 Tabla 2-3: Características de los ciclones convencionales .................................. 18 Tabla 2-4: Ventajas y desventajas de los diferentes tipos de ciclones ................. 21 Tabla 2-5: Datos obtenidos para el diseño .......................................................... 22 Tabla 2-6: Datos proporcionados por la empresa ................................................ 32 Tabla 2-7: Parámetros de diseño para los ciclones de entrada tangencial .......... 32 Tabla 2-8: Distribución de tamaño de las partículas ............................................ 32 Tabla 2-9: Eficiencia de remoción de familias de ciclones ................................... 33 Tabla 2-10: Medidas del ciclón ............................................................................ 35 Tabla 2-11: Intervalo de la eficiencia ................................................................... 39 ix ÍNDICE DE FIGURAS, GRÁFICOS Figura 2-1: Filtro de mangas ............................................................................... 12 Figura 2-2: Ciclón separador ............................................................................... 13 Figura 2-3: Exaustor Centrífugo .......................................................................... 14 Figura 2-4: Separador de material particulado tipo ciclón .................................... 15 Figura 2-5: Tipos de separadores ciclónicos ....................................................... 20 Figura 2-6: Partes del ciclón separador ............................................................... 22 Figura 2-7: Eficiencia de colección del ciclón. ..................................................... 25 Figura 2-8: Dimensiones del ciclón ..................................................................... 35 Figura 2-9: Comportamiento de la velocidad del aire .......................................... 43 Figura 2-10: Resultados de la simulación ............................................................ 44 Figura 2-11: Análisis estático tensión nodal ........................................................ 45 Figura 2-12: Desplazamiento estático ................................................................. 46 Figura 2-13: Factor de seguridad ........................................................................ 47 Figura 2-14: factor de carga pandeo ................................................................... 48
El presente trabajo de monografía se desarrolló en investigación para el diseño de un ciclón de extracción de polvo de ulexita (bórax) en la línea de embolsado de la planta de calcinado de la empresa SOCCOMAVK S.C. la cual al ser un espacio semicerrado se produce polvo en exceso que afecta a la salud de los trabajadores y también es la causante de accidentes por tapar la visión del ojo humano, debido a la alimentación que realiza los cargadores frontales a la tolva de almacenamiento. Se realizo el diseño del ciclón por el cual el polvo será extraído, separando las partículas de polvo para la recuperación del producto. Esto se logró mediante la recaudación de información en la empresa SOCCOMAVK S.C. realizando a su vez la simulación del comportamiento que existe dentro del ciclón colector, esto con el fin de diseñar un ciclón óptimo para el trabajo en la línea de embolsado. El ciclón está diseñado mediante chapa metálica con el programa SolidWorks, ya que, dentro de la planta, existe el área de mantenimiento la cual ya cuentan con experiencia en fabricación de máquinas mediante planchas de aceros y serán los encargados para la fabricación. El ciclón tiene la finalidad de ser implementado al sistema de extracción de polvo que ya se tiene implementado en la línea de embolsado. Dicho diseño está realizado tomando en cuenta la optimización de diseño para la manufactura y que sea económicamente factible para su implementación, aplicando métodos teóricos y empíricos, tales como la revisión bibliográfica, análisis matemático y la observación directa.