Universidad Simón Bolívar Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Mecánica Estudio del problema de bajo rendimiento en la sección Molienda 1 en la planta Remavenca Chivacoa Por Ricardo Alberto Padrón Montilva Sartenejas, Enero de 2006 Universidad Simón Bolívar Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Mecánica Estudio del problema de bajo rendimiento en la sección Molienda 1 en la planta Remavenca Chivacoa Por Ricardo Alberto Padrón Montilva Realizado con la asesoría de Prof. Alfonso Quiroga Ing. Vito Caputo INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar Como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico Sartenejas, Enero de 2006 Universidad Simón Bolívar Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Mecánica Estudio del problema de bajo rendimiento en la sección Molienda 1 en la planta Remavenca Chivacoa PROYECTO DE GRADO presentado por Ricardo Alberto Padrón Montilva REALIZADO CON LA ASESORÍA DE Prof. Alfonso Quiroga Ing. Vito Caputo RESUMEN El objetivo de este trabajo es investigar la sección de Molienda 1 en la Planta Remavenca Chivacoa debido a que la producción de la misma no alcanza los niveles de producción esperados. Para ello, se verificó la existencia del problema, se identificaron y jerarquizaron las fallas más frecuentes existentes en la planta, se le hizo el correspondiente seguimiento y formularon una serie de conclusiones y recomendaciones. Se analizaron cada uno de los procesos existentes: molienda, cernido, sistemas de transporte y sistemas de aspiración, identificándose cada una de las situaciones que podrían incidir en la producción. Se revisaron cada uno de los factores que afectan el proceso (características de la hojuela, transportes neumáticos, cernido de material, estriado de cilindros, distribuciones de flujo de material y procedimientos de operación). A través de este análisis se precisaron una serie de elementos que afectan negativamente al proceso. De esta observación se desprendieron las conclusiones y recomendaciones técnicas que permitirán solventar los problemas planteados y en consecuencia lograr los niveles de producción esperados. Palabras clave: Molienda, Rendimiento, Procesos Aprobado con mención:________________ Postulado para el premio:_______________ Sartenejas, Enero de 2006 iii DEDICATORIA Dedico este trabajo: A Dios Todopoderoso, por darme salud, energía y alegría para vivir con plenitud. A mis padres, por su paciencia, comprensión y apoyo incondicional a lo largo de toda mi vida A mis hermanos, Alejandro y Diana por ser apoyo afectivo durante toda mi carrera A mis tías Leonor y Silvia, quienes fueron un gran apoyo durante mis estudios en Caracas A Isabel, Flavia, María Magda y Ramón, quienes siempre me brindaron su apoyo y estuvieron a mi lado en cada momento que los necesité durante el tiempo de mi pasantía. A todas las personas que aprecio y me aprecian iv AGRADECIMIENTOS Al culminar este proyecto, quiero expresar mis palabras de agradecimiento: A Remavenca Chivacoa, por confiar en mí y haberme ofrecido la oportunidad de cumplir con este requisito académico. Al Prof. Alfonso Quiroga, mi Tutor Académico, quien con dedicación y profesionalismo me orientó durante la elaboración de este proyecto. Al Ing. Luis F. Rivera, mi Tutor Empresarial, por su apoyo durante la elaboración de este trabajo. Al Ing. Vito Caputo, supervisor del Dpto. de Mantenimiento, por su amable atención y asesoría técnica durante la ejecución de este proyecto. A todos los operadores y supervisores del área de Molienda, quienes siempre se mostraron dispuestos a brindar su apoyo técnico cada vez que lo necesité durante la pasantía. A los Técnicos del Dpto. de Mantenimiento por su disposición de apoyarme cuando lo necesité. A todos los Mecánicos de Dpto. de Mantenimiento por su amable atención al aclarar mis dudas en el área. A todas las personas que de una u otra forma colaboraron para llegar a feliz término esta etapa de mis estudios. v ÍNDICE GENERAL RESUMEN ........................................................................................................................ iii DEDICATORIA ................................................................................................................ iv AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... v ÍNDICE GENERAL .......................................................................................................... vi ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS ................................................................................ ix LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS ............................................................. xii INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 1 CAPÍTULO I. ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA .....................................4 1.1 Reseña histórica de la empresa................................................................................. 4 1.2 Misión....................................................................................................................... 5 1.3 Visión ....................................................................................................................... 5 1.4 Valores...................................................................................................................... 5 1.5 Política de calidad..................................................................................................... 6 1.6 Política de Salud, Seguridad e Higiene Industrial .................................................... 6 1.7 Principales actividades de las diferentes áreas de la empresa .................................. 6 CAPÍTULO II. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ..............................................................8 2.1 Proceso de elaboración de harina de maíz precocida .............................................. 8 2.2 Proceso de molienda de harina .............................................................................. 10 2.3 Equipos existentes en la planta Molienda 1........................................................... 10 2.4 Descripción de equipos y sistemas existentes en la sección molienda.................. 11 2.4.1 Báscula ....................................................................................................... 11 2.4.2 Molino de doble pase.................................................................................. 11 2.4.3 Molino de pase simple................................................................................ 12 vi 2.4.4 Tarara.......................................................................................................... 13 2.4.5 Sistema de transporte neumático negativo ................................................. 13 2.4.6 Sistema de aspiración ................................................................................. 14 2.4.7 Cernedor ..................................................................................................... 15 2.4.8 Sinfín .......................................................................................................... 15 2.4.9 Esclusa ........................................................................................................ 16 2.5 Aspectos técnicos de la molienda.......................................................................... 17 2.5.1 Índices de molienda .................................................................................... 17 2.5.1.1 Descarga ............................................................................................ 17 2.5.1.2 Longitud específica de la molienda ................................................... 17 2.5.1.3 Superficie específica de cernido ......................................................... 18 2.5.2 Transporte neumático ................................................................................. 18 2.5.2.1 Velocidad de transporte ...................................................................... 18 2.5.2.2 Relación de transporte ........................................................................ 18 2.5.3 Estriado de cilindros ...................................................................................... 18 CAPÍTULO III. METODOLOGÍA................................................................................ 20 3.1 Análisis de Criticidad de Problemas (Diagrama de Pareto) .................................20 3.2 Curva Producción de Molienda Vs. Humedad de la Hojuela...............................21 3.3 Cálculo del sistema de transporte neumático negativo.........................................24 3.4 Estriado de cilindros .............................................................................................24 3.5 Análisis del cernido ..............................................................................................25 3.6 Ejemplo de cálculos..............................................................................................26 CAPÍTULO IV. RESULTADOS OBTENIDOS Y DISCUSIONES............................ 30 4.1 Problema de rendimiento en la Molienda 1........................................................... 30 4.2 Análisis de criticidad problemas presentados en la Molienda 1 ........................... 31 4.3 Curva de Producción Vs. Humedad de hojuela..................................................... 35 4.4 Distribución de flujos de material en la molienda................................................. 36 4.5 Sistema de transporte neumático por succión ....................................................... 39 4.6 Índices de control de la molienda .......................................................................... 43 vii 4.6.1 Longitud específica de la molienda global o índice de molienda global. Molienda 1 Vs. Molienda 3 .......................................................................................... 43 4.6.2 Índice de molienda por pasaje. Molienda 1 Vs. Molienda 3 ......................... 44 4.6.3 Superficie específica de cernido .................................................................... 48 4.7 Cernido de material ............................................................................................... 48 4.8 Estriado de cilindros .............................................................................................. 51 4.9 Admisión y alimentación de material a los molinos. ............................................ 54 4.10 Cilindros estriados quemados.............................................................................. 56 4.11 Rebose de material en molinos B3 y B4 (exceso de rechazo)............................. 57 4.12 Filtro de mangas. ................................................................................................. 58 CAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................. 60 5.1 Conclusiones.......................................................................................................... 60 5.2 Recomendaciones .................................................................................................. 61 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 64 ANEXOS ........................................................................................................................... 65 A-1 Proceso de molienda............................................................................................. 65 A-2 Configuración de molinos en la Molienda 1. ....................................................... 65 A-3 Salidas de material de los molinos hacia sistema de transporte neumático ......... 66 A-4 Configuración de cernedores en la Molienda 1.................................................... 66 A-5 Ruta del material y equipos utilizados durante la prueba realizada de humedad de hojuela Vs. Producción de molienda. ........................................................................... 67 viii ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS ÍNDICE DE TABLAS 4.1. Distribución de flujos de material en la Molienda 1 en el caso de un mínimo rendimiento de los molinos ........................................................................................... 38 4.2. Distribución de flujos de material en la Molienda 1 en el caso de un máximo rendimiento de los molinos ............................................................................................38 4.3. Cantidad de material a manejar por los diferentes equipos en la Molienda 1 en los casos de mínimo y máximo rendimiento de los molinos..........................................38 4.4. Configuración del sistema de transporte neumático negativo calculado................ 39 4.5. Configuración de sistema de transporte neumático propuesto (con tuberías instaladas actualmente)...................................................................................................40 4.6. Distribución de flujos propuesto para el transporte neumático negativo de acuerdo a flujo total disponible ......................................................................................41 4.7. Longitudes de los diferentes pasajes del la moliendas 1 y 3 ..................................44 4.8. Índices de molienda global en las Moliendas 1 y 3.................................................44 4.9. Índices de molienda por pasaje en la Molienda 1 en el caso de mínimo rendimiento de los molinos .......................................................................................... 45 4.10. Cantidades de harina terminada producida en la Molienda 1 por cada pasaje en un caso de mínimo rendimiento de los molinos ........................................................45 4.11. Índices de molienda por pasaje en la Molienda 3 en el caso de mínimo rendimiento de los molinos ............................................................................................46 4.12. Cantidades de harina terminada producida en la Molienda 3 por cada pasaje en un caso de mínimo rendimiento de los molinos ........................................................46 4.13. Índices de molienda por pasaje en la Molienda 1 en el caso de máximo rendimiento de los molinos ............................................................................................47 4.14. Cantidades de harina terminada producida en la Molienda 1 por cada pasaje en un caso de máximo rendimiento de los molinos........................................................47 4.15. Índices de molienda por pasaje en la Molienda 3 en el caso de máximo rendimiento de los molinos ............................................................................................47 4.16. Cantidades de harina terminada producida en la Molienda 3 por cada pasaje en un caso de máximo rendimiento de los molinos........................................................47 ix 4.17. Índices de cernido en las Moliendas..................................................................... 48 4.18. Problemas encontrados en mallas de compuertas críticas de Molienda 1............ 49 4.19. Nuevo esquema de mallas en los cernedores de las Molienda 1 .......................... 50 4.20. Paso y número de estrías de los cilindros nuevos para los diferentes pasajes de la molienda................................................................................................................ 52 4.21. Paso y número de estrías de los cilindros en diámetro mínimo para los diferentes pasajes de la molienda ...................................................................................52 4.22. Número de estrías recomendado para diferentes diámetros de cilindros de los pasajes B1 y B2........................................................................................................ 53 4.23. Número de estrías recomendado para diferentes diámetros de cilindros de los pasajes B3 y B4........................................................................................................ 54 ÍNDICE DE FIGURAS 2.1. Procesos existentes en una planta de elaboración de harina de maíz y sus respectivos productos ...................................................................................................... 9 2.2. Báscula tubular que recibe la hojuela a la entrada de la molienda (Vista frontal) ...........................................................................................................................11 2.3. Molino de doble pase MDDL................................................................................. 12 2.4. Esquema de Molino de doble pase MDDL con sus respectivas partes y sentidos de giro de los cilindros (Vista lateral) ............................................................. 12 2.5 Molino de paso simple............................................................................................. 12 2.6 Molino de paso simple MDDB con sus respectivas partes y sentido de giro de los cilindros (Vista lateral) ............................................................................................ 12 2.7. Vista de molinos MDDB ........................................................................................ 12 2.8. Vista de tararas colocadas en la Molienda 1........................................................... 13 2.9. Vista lateral de Tarara con su respectiva alimentación, aspiración y descarga...... 13 2.10. Esquema del sistema de transporte neumático negativo ...................................... 14 2.11. Filtro de mangas de la Molienda 1 ...................................................................... 15 2.12. Cernedor de Molienda 1 ...................................................................................... 15 2.13. Vista inferior sinfín............................................................................................... 16 x 2.14. Ciclón y esclusa de línea proveniente de las tararas............................................. 16 4.1. Producción real Vs. Producción prevista en meses de junio, julio y agosto ......... 30 4.2. Clasificación de problemas presentados en la Molienda 1 según su criticidad (Diagrama de Pareto)..................................................................................................... 31 4.3. Correlación entre la humedad de la hojuela y la producción de la molienda (Prueba realizada en la Molienda 3) .............................................................................. 36 4.4. Esquema de distribución de flujos de material en la Molienda 1........................... 37 4.5. Aspiración del aire en el transporte neumático negativo........................................ 41 4.6. Succión de aire actual y propuesta en sistema de transporte neumático negativo ..........................................................................................................................42 4.7. (a) Succión de aire en molinos Molienda 1, (b) Succión de aire en tararas Molienda 1, (c) Succión de aire en molinos y tararas Molienda 2 y 3 .......................... 43 4.8. Esquema de malla utilizada en los cernedores de la molienda............................... 48 4.9. Porcentaje de harina terminada en material de rechazo en los cernedores de la Molienda 1..................................................................................................................... 49 4.10. Problemas encontrados en mallas de cernido de Molienda 1............................... 50 4.11. Porcentaje de harina terminada en material de rechazo en los cernedores de la Molienda 1 luego de hacer mantenimiento y cambiar esquema de mallas................ 51 4.12. Esquema de diferentes entradas de material a los vasos de los molinos de Molienda 1..................................................................................................................... 55 4.13. Entrada de material a los vasos de molinos B3 y B4 de la Molienda 1............... 55 4.14. Alimentadores de molinos MDDL en Molienda 1 ............................................. 56 4.15. Problema de sólidos encontrados en compartimientos de alimentación de los molinos y consecuencias generadas .............................................................................. 56 4.16. Cilindros quemados en la Molienda 1 .................................................................. 57 4.17. Problema rebose en sinfines de pasajes B3 y B4 y solución propuesta .............. 58 4.18. Esquema de mangas y secuencias de disparo de válvulas del filtro de mangas de la molienda .................................................................................................. 59 xi LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS B1: Primer pasaje de la molienda (En inglés Brake 1) B2: Segundo pasaje de la molienda (En inglés Brake 2) B3: Tercer pasaje de la molienda (En inglés Brake 3) B4: Cuarto pasaje de la molienda (En inglés Brake 4) Kg: kilogramo (Unidad de masa) Kg/día: kilogramos por día m: metro (Unidad de longitud) mm: milímetro (Unidad de longitud) m/s: metros por segundo (Unidad de velocidad) m3/min: Unidad de flujo (metros cúbicos por minuto) m3: metros cúbicos (Unidad de volumen) P.A.N.: Productos Alimenticios Nacionales Promasa: Productos de Maíz S.A. Remavenca: Refinadora de Maíz Venezolana C.A. ton/mes: toneladas por mes xii INTRODUCCIÓN La producción de harina de maíz precocida es una tecnología netamente venezolana, iniciada por Empresas Polar en la década de los 50 en la empresa Remavenca Turmero. Este producto inmediatamente formó parte de la dieta del venezolano ya que simplificó de forma considerable el proceso tradicional de la elaboración de la arepa. Debido a la gran demanda del producto, Empresas Polar se vio en la necesidad de ampliar sus plantas y a su vez ir perfeccionado cada vez más la tecnología aplicada en este proceso. Actualmente, el grupo Polar cuenta con tres plantas productoras de harina de maíz precocida ubicadas en Turmero, Chivacoa y Cumaná. La planta de elaboración de harina de maíz precocida está constituida por una serie de procesos que van desde la recepción del maíz hasta la salida del paquete de harina. Estos procesos son los siguientes: Recepción del maíz, Desgerminación, Laminación, Molienda y Empaque. Este trabajo está dirigido a analizar el proceso de Molienda en la planta Remavenca Chivacoa, específicamente en la sección de Molienda 1. La molienda en la planta está constituida por tres secciones denominadas: Molienda 1, Molienda 2 y Molienda 3, las cuales realizan exactamente la misma labor, pero se diferencian básicamente por su capacidad de procesamiento. En el mes de diciembre del año 2003, en la planta de Molienda 1 se realizó una ampliación en la capacidad de producción de 163.200 Kg/día a 336.000 Kg/día de harina de maíz precocida. Para esto, fueron colocados nuevos equipos como molinos de mayor capacidad, cernedores, tararas, etc., adicionándose a los ya existentes en dicha planta. Desde su ampliación, la planta ha presentado una serie de problemas que no han permitido mantener el volumen de producción estipulado para la nueva capacidad. Existen muchas hipótesis sobre las causas de dicho problema; el bajo rendimiento en la molienda genera una serie de inconvenientes entre los que se pueden nombrar: incumplimiento de órdenes de producción previamente planificadas, máxima exigencia de los equipos existentes en la planta, lo que conlleva un deterioro prematuro de los mismos, se produce una baja confiabilidad en el proceso, entre otros. En el presente trabajo se realiza un estudio de las causas del bajo rendimiento de la planta Molienda 1 y se proponen una serie de mejoras y soluciones que aumenten la capacidad 2 actual de la sección hasta su capacidad nominal. Para esto se siguen una serie de pasos como lo son: verificación de la existencia del problema, identificación y jerarquización de los problemas existentes, estudio de cada uno de los éstos por separado y finalmente, de acuerdo a este estudio, se plantean soluciones y recomendaciones para remediarlos. Una vez analizados los problemas existentes en la molienda, se propone el uso de nuevos parámetros de trabajo, se plantean cambios de algunos procedimientos de operación que se siguen actualmente, además de cambios en distintas configuraciones existentes (flujos, tuberías, equipos). La estructura del informe es la siguiente: En el capítulo I, se muestra información general referente a la empresa donde se realizó el trabajo. Se hace una reseña histórica de la misma, se muestran sus principales lineamientos y finalmente se hace recuento de las diferentes áreas de la planta con sus principales funciones desempeñadas. En el capítulo II, se presenta de forma concreta y simple todos aquellos aspectos teóricos y técnicos necesarios para una mejor compresión del proceso de elaboración de harina precocida, así como del proceso de molienda. En el capítulo III, se explican los procedimientos utilizados para llegar al resultado final del trabajo. En el capítulo IV, se presentan todos los resultados obtenidos durante el estudio, así como una discusión y comentario de los mismos. En el capítulo V, se presentan de forma clara y sencilla las principales conclusiones y recomendaciones de acuerdo a los resultados obtenidos. La problemática presentada en el sistema de producción condujo a la formulación de los siguientes objetivos. Objetivo General • Proponer una serie de mejoras y soluciones que aumenten la capacidad actual de la planta Molienda 1 hasta su capacidad nominal. 3 Objetivos Específicos • Evaluar el desempeño de los diferentes equipos y sistemas que intervienen en el proceso de la molienda • Jerarquizar o priorizar los problemas que afectan a la planta Molienda 1. • Determinar la influencia de la humedad de la hojuela sobre la productividad de la molienda • Estudiar la distribución de flujos de material en la molienda • Estudiar la capacidad y el desempeño del sistema de transporte neumático negativo • Evaluar los índices de control de la molienda • Analizar la eficiencia del cernido de la molienda. • Verificar esquema de colocación de mallas en los cernidores • Evaluar el procedimiento de estriado de los cilindros de los molinos CAPITULO I ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA 1.1. Reseña Histórica de la empresa En el año 1961, Juan Mendoza Quintero y Lorenzo Mendoza Flewry fundan la Empresa Productos de Maíz S.A. (PROMASA), empresa líder del sector agroindustrial, siendo ubicada geográficamente en la Encrucijada de Chivacoa, jurisdicción del Distrito Bruzual del estado Yaracuy. Esta ubicación le permite un buen abastecimiento de materia prima debido a las condiciones favorables de la zona, en lo que respecta a la producción de maíz, además le ofrece facilidad en la obtención de servicios públicos y un fácil acceso por contar con buenas vías de comunicación y una situación geográfica estratégica. Originalmente, la empresa fue creada para comercializar hojuelas cerveceras, pero con los años se vio en la necesidad de crecer y se decide iniciar la producción de harina de maíz precocida. Hoy en día se ofrece una variedad de harinas de maíz tales como: P.A.N., P.A.N. Amarilla y MAZORCA. Igualmente, con el producto extraíble del maíz se produce Aceite Crudo de Maíz. PROMASA inició sus actividades el 8 de Febrero de 1963, con un total de 20 trabajadores, una planta de molinería, 8 silos de recepción y 8 silos de almacenaje con una capacidad total de 18.000 toneladas por mes (ton/mes). Para ese entonces, la producción era de 2.000 ton/mes. (Actualmente es de 40 mil ton/mes, repartidas entre harinas, alimentos, aceites y adjuntas cervecera) En 1967 se inauguró la planta de Extracción de Aceites y en 1968 comenzó a funcionar la planta de Producción de Alimentos concentrados para animales. El lineamiento de la empresa con respecto a su proyección en el futuro, ha sido el de seguir un programa de crecimiento constante, en cuanto a personal, equipos, producción, organización y sistema lo que se refleja en los modernos equipos altamente automatizados que posee, el desarrollo de una tecnología propia, producto de la investigación que ha sido una preocupación permanente del personal especializado de la empresa y la capacitación constante de su capital más preciado: El Recurso Humano. En el año 1998 la empresa PROMASA (Productos de Maíz S.A.) pasa a ser un establecimiento de REMAVENCA (Refinadora de Maíz Venezolana C.A.). A partir del año 2004, Remavenca, conjuntamente con todas las plantas que conforman Mavesa, Quaker y Primor, son agrupadas como la Unidad Estratégica de Negocios (U.E.N.) de Alimentos de 5 Empresas Polar, con el fin de estandarizar los esquemas administrativos de producción y calidad. 1.2. Misión Satisfacer las necesidades de consumidores, clientes, compañías vendedoras, concesionarios, distribuidores, accionistas, trabajadores y suplidores, a través de nuestros productos y de la gestión de nuestros negocios, garantizando los más altos valores estándares de calidad, eficiencia y competitividad, con la mejor relación precio/valor, alta rentabilidad y crecimiento sostenido, contribuyendo con el mejoramiento de la calidad de vida de la comunidad y el desarrollo del país. 1.3. Visión Ser una corporación líder en alimentos y bebidas, tanto en Venezuela como en los mercados de América Latina, donde se participe mediante adquisiciones y alianzas estratégicas que aseguren la generación de valor para nuestros accionistas. Estar orientados al mercado con una presencia predominante en el punto de venta y un completo portafolio de productos y marcas de reconocida calidad. Promover la generación y difusión del conocimiento en las áreas comercial, tecnología y gerencial. Seleccionar y capacitar a nuestro personal con el fin de alcanzar los perfiles requeridos, lograr su pleno compromiso con los valores de Empresas Polar y ofrecer las mejores oportunidades de desarrollo. 1.4. Valores • Orientación al mercado • Orientación a resultados y eficiencia • Agilidad y flexibilidad • Innovación • Trabajo en equipo • Reconocimiento continuo al logro y a la excelencia • Oportunidades de empleo sin distinción • Integridad y civismo • Relaciones de mutuo beneficio con las partes interesadas 6 1.5. Política de la Calidad. Es política y compromiso de Remavenca perteneciente a la Unidad Estratégica de Negocios (U.E.N.) de Alimentos de Empresas Polar. Suministrar en forma permanente productos y servicios que satisfagan las necesidades de nuestros clientes, mediante el mejoramiento continuo de la calidad en todos los aspectos, asegurando la permanencia de nuestra empresa y contribuyendo a la conservación del medio ambiente y el mejoramiento de la calidad de vida en los mercados donde participamos. 1.6. Política de Salud, Seguridad e Higiene Industrial. Es compromiso de la U.E.N de Alimentos y responsabilidad de cada uno de sus trabajadores, propiciar y mejorar continuamente la seguridad, salud e higiene y conservación del medio ambiente laboral en todas las áreas de sus negocios, tales como el desarrollo, diseño, manufactura, comercialización y administración, mediante el desarrollo y aplicación de principios, políticas, procedimiento y del marco legal vigente; que permitan minimizar la ocurrencia de incidentes que afecten la integridad de los trabajadores, instalaciones, equipos, productos, al medio ambiente y la comunidad. 1.7. Principales Actividades de las diferentes Áreas de la Empresa: • Planta de Silos: - Recepción de materias primas. - Control de pesos y medidas de almacenamiento. - Almacenaje. - Conservación de la materia prima, mediante la fumigación periódica y ventilación permanente. • Abastecimiento de materias primas a otras plantas. Planta de Fabricación (Desgerminación y Laminación). - Recepción de maíz proveniente de los silos. - Desgerminación de maíz. 7 • • - Laminación de grits. - Fabricación de hojuelas industriales (Cervecería). - Premolienda. Planta de Molienda y Empaque: - Recepción de hojuela premolida. - Molienda de hojuela. - Empaque de harina. - Almacenamiento. - Control de Expedición. Aseguramiento de la Calidad: - Realiza análisis de agua utilizada. - Analiza la materia prima que llega con el fin de decidir sobre su aceptación o rechazo. - Controla la calidad de productos intermedios y terminados. CAPÍTULO II FUNDAMENTOS TEÓRICOS 2.1. Proceso de elaboración de harina de maíz precocida La planta de elaboración de harina se puede dividir en 5 procesos principales: Recepción de maíz (Silos), Desgerminación, Laminación, Molienda y Empaque. A continuación se describen cada uno de estos procesos. En el proceso de recepción, el maíz llega en granos por medio de camiones, los cuales descargan el material en los diferentes puntos de recepción. Este material es limpiado y trasportado hacia los silos, donde es almacenado hasta que sea necesario. En el proceso de desgerminación, el grano es transportado desde los silos hacia unos colectores (bins), en los cuales se le agrega agua (premojo) para facilitar el desprendimiento de la concha. Luego, el grano es pasado a través de cocinas horizontales donde se le agrega agua y vapor para ablandarlo un poco y seguidamente se pasa por unos pulidores que realizan la separación del grano por fricción en sus tres partes básicas, concha (pericarpio), germen y endospermo. La concha y el germen son productos ricos en grasas y son utilizados para la extracción de aceite. El endospermo es un producto rico en almidones y es el que se utiliza para la elaboración de la harina. De este proceso se derivan dos corrientes: una por la que sale endospermo y concha, y otra por la que sale germen, el cual es llevado hacia la secadora de germen y posteriormente para la planta de extracción de aceite. La corriente de endospermo y concha sale de los pulidores y entra en las tararas (máquinas de separación de material en función del peso específico), en donde se realiza la clasificación del material (endospermo y concha). La concha es transportada hacia la planta de extracción de aceite y el endospermo sigue el proceso para la elaboración de harina. Una vez que se tiene el endospermo terminado, éste pasa hacia el proceso de laminación. En el proceso de laminación, el endospermo es transportado hacia unos colectores en donde se les agrega agua (premojo), para luego ser pasado a través de cocinas de vapor verticales. El producto proveniente de las cocinas se hace pasar por unos laminadores para convertir el endospermo en hojuelas (flakes). Estas hojuelas salen húmedas y calientes, por lo que posteriormente se pasan a través de una secadora y seguidamente por una enfriadora. Una vez que la hojuela se encuentra seca y fría, está es pasada a través de una premolienda, donde 9 se reduce su tamaño para que sea más manejable en el siguiente proceso que es el de molienda. En el proceso de molienda, la hojuela premolida se hace pasar a través de una serie de molinos (con cilindros estriados) para producir harina con la granulometría deseada. Esta harina es llevada hacia los humidificadores donde se le aumenta la humedad y se le agregan las vitaminas necesarias. La harina terminada es llevada hacia unos silos de almacenamiento. A partir este punto comienza el proceso de empaque. En el proceso de empaque, la harina es transportada desde los silos de harina terminada hacia cernedores de control que eliminan los grumos que se hayan formado luego de la humidificación; posteriormente es pasada por unas centrifugadoras (entoleters) que eliminan los posibles huevos de insectos que puedan encontrarse en la harina. Finalmente, la harina pasa a las máquinas empaquetadoras donde se forman los paquetes individuales de 1 kilo. Estos paquetes pasan a la enfardadora donde se forman fardos de 20 kilos y se concluye con la paletizadora en donde se arman las paletas con 72 fardos cada una. En la figura 2.1 se presenta la secuencia de los cinco procesos que intervienen en la elaboración de harina y el producto obtenido en cada uno. Proceso Producto Recepción de maíz Grano Desgerminación Endospermo Laminación Hojuela Molienda Harina Empaque Paquete Harina Figura 2.1Procesos existentes en una planta de elaboración de harina de maíz y sus respectivos productos. 10 2.2. Proceso de molienda de harina La hojuela que proviene del proceso de premolienda es transportada neumáticamente hasta un ciclón, donde se separa el material (hojuela) del aire. Luego, la hojuela entra a la báscula, en la cual se pesa para dosificarla hacia el primer y segundo pasaje de molienda B1 y B2 respectivamente. El producto que sale de estos pasajes (B1 y B2) es transportado por vía neumática hacia los cernedores en los cuales se realiza la clasificación del producto molido. De este cernido salen tres productos: harina terminada, harina gruesa para reproceso y harina con alto contenido de concha. La harina terminada pasa hacia los humidificadores en los cuales se le agrega la vitamina y se le aumenta la humedad para luego pasar al proceso de empaquetado. La harina para reproceso se conduce hacia un nuevo pase de molienda B3. La harina con alto contenido de material extraíble es pasada a través de tararas en las cuales se separa la harina de la concha. La harina separada en las tararas se une con la harina para reproceso para entrar al pasaje B3. El producto que sale de este pasaje, es transportado neumáticamente hacia los cernedores en los cuales se realiza una nueva clasificación del producto. De aquí igualmente sale harina terminada, harina para reproceso y harina con alto contenido de material extraíble. La harina terminada es transportada hacia los humidificadores, la harina para reproceso es conducida hacia el pasaje B4 y el resto es transportado hacia las tararas. El mismo proceso se repite para el pasaje B4, con la diferencia que en éste, el producto que sale para ser reprocesado es nuevamente introducido en la entrada del pasaje B4. Esto ocurre ya que el B4 es el último de los pasajes de la molienda. 2.3. Equipos existentes en la planta Molienda 1 La Molienda 1 está compuesta fundamentalmente por: • Una báscula • 8 pares de molinos de doble pase B1-B2 • 4 pares de molinos B3 • 4 pares de molinos B4 • 5 cernedores con 4 pasajes de cernido cada uno • 4 tararas (2 para los pasajes B1-B2, una para el B3 y otra para el B4) 11 • 4 ventiladores centrífugos (3 para el transporte neumático negativo y 1 para la aspiración de aire) • Un filtro de mangas (130 mangas) 2.4. Descripción de equipos y sistemas existentes en la sección de molienda 2.4.1. Báscula Equipo utilizado para medir la cantidad de material que entra a la molienda. Ésta trabaja de forma automática. Posee sensores de alto y bajo nivel. Realiza pesadas de 50Kg y dosifica el material según sea el requerimiento de la molienda. (Ver Figura 2.2) Figura 2.2 Báscula tubular que recibe la hojuela a la entrada de la molienda (Vista frontal) 2.4.2. Molino de doble pase Molino compuesto por 4 pares de cilindros estriados, dos a cada lado. Ambos lados son idénticos y poseen un pasaje B1 y uno B2 cada uno. El material es pasado a través del primer pase B1 y seguidamente se pasa a través del segundo pase B2 (Ver Figura 2.3 y Figura 2.4). Luego, el material cae en una tolva desde donde es transportado neumáticamente hacia los cernedores. Los pares de cilindros de un mismo pase se hacen girar a velocidades distintas para que pueda existir un efecto de rotura del material. Estos cilindros tienen una longitud de 1250mm y un diámetro de 250mm cuando están nuevos. La capacidad nominal de este tipo de molinos es 1750 Kg/h 12 Distribuidor Alimentador Pasaje B1 W W W W Pasaje B2 W Figura 2.3 Molino de doble pase MDDL W W W Figura 2.4 Esquema de Molino de doble pase MDDL con sus respectivas partes y sentidos de giro de los cilindros (Vista lateral) 2.4.3. Molinos de pase simple Molino compuesto por dos pares de cilindros estriados exactamente iguales (Ver Figura 2.5 y Figura 2.6). El material es pasado través de los cilindros, produciéndose el molido y posteriormente cae en una tolva desde donde es transportado neumáticamente hacia los cernedores. Los cilindros giran a velocidades distintas para que pueda existir un efecto de rotura del producto. Estos cilindros tienen una longitud de 1250mm y un diámetro de 250mm cuando están nuevos. La capacidad nominal de este tipo de molinos es 1700 Kg/h Distribuidor Alimentador Pasaje B3 o B4 W Figura 2.5 Molino de paso simple MDDB W W W Figura 2.6 Molino de paso simple MDDB con sus respectivas partes y sentido de giro de los cilindros (Vista lateral) Figura 2.7 Vista de molinos MDDB colocados en la Molienda 1. (2 molinos B3 al fondo y 2 molinos B4 al frente) 13 2.4.4. Tarara Es un equipo que se encarga de separar materiales en función de su peso específico. El material entra al equipo y se hace pasar por una corriente de aire vertical ascendente, la cual se lleva el material más liviano, mientras que el material más pesado cae por gravedad y es recolectado en una tolva inferior conectada a un transporte neumático. Para generar la corriente de aire se utiliza un ventilador que en algunos casos viene incorporado al equipo (existentes en la molienda 1), o bien por medio de una conexión al sistema de aspiración. En la sección de molienda, las tararas son utilizadas para separar restos de cáscara que hayan quedado en la harina. Una vez que la cáscara es separada, ésta es llevada hacia un sinfín, para luego ser transportada a la planta de extracción de aceite. (Ver Figura 2.8 y Figura 2.9) Aspiraciones Sinfín para descarga de material extraíble Figura 2.8 Vista de tararas colocadas en la Molienda 1. Alimentación Descarga Figura 2.9 Vista lateral de una Tarara con su respectiva alimentación, aspiración y descarga. 2.4.5. Sistema de transporte neumático negativo o por succión La función de este sistema es transportar la harina desde la salida de los molinos en la planta baja de la molienda hasta los ciclones que se encuentran a la entrada de los cernedores en el segundo piso. El transporte neumático de la harina se produce por medio de una succión de aire generada por 2 ventiladores, de los cuales uno se conecta a las salidas de los molinos B1-B2 y el otro a las salidas de los molinos B3 y B4 (estos ventiladores se encuentran en el segundo piso de la planta). La admisión del aire para el transporte se encuentra inmediatamente después de la salida del molino (en el primer codo). El material cae por gravedad desde la tolva de recepción del molino y seguidamente el mismo es arrastrado por la corriente de aire producida por la succión del ventilador. Una vez que el material llega al 14 ciclón (segundo piso), se precipita por centrifugado y posteriormente es dosificado por una esclusa hacia la entrada del cernedor. (Ver Figura 2.10) Piso 2 Ciclón Esclusa Cernedor Piso 1 Hacia filtro de mangas Ventilador Material Aire Molino Admisión de aire Figura 2.10 Esquema del sistema de transporte neumático negativo 2.4.6. Sistema de aspiración Este sistema esta integrado por las aspiraciones de aire de los transportes neumáticos, así como la aspiración de polvillo en diferentes equipos como la báscula y las tararas. Este aire de aspiración, antes de expulsarlo hacia el ambiente, primero debe limpiarse ya que el mismo contiene gran cantidad de polvillo en suspensión, el cual puede ser peligroso si se descarga al ambiente. Para esto, el aire que proviene del proceso de molienda se pasa a través de un filtro de mangas, constituido por un conjunto de mangas filtrantes que dejan pasar el aire pero el polvillo queda retenido en el tejido. El aire que atraviesa las magas (limpio) es aspirado por un último ventilador que lo expulsa hacia el ambiente (Ver Figura 2.11). El polvillo recogido en el filtro no es desechado, sino que se mezcla con la harina terminada producida en la molienda. 15 Filtro de mangas Ventilador de aspiración del filtro de mangas Figura 2.11 Filtro de mangas de la Molienda 1 2.4.7. Cernedor Equipo que se utiliza para clasificar un material de acuerdo a su granulometría. Esto se hace por medio de una serie de tamices de tramos variables consecutivos colocadas en forma vertical de mayor a menor (la malla con tramo más abierto se coloca en la parte superior y la malla con tramo más cerrado se coloca en la parte inferior). Además el cernedor se encuentra girando con un cierto desbalanceo para ayudar al proceso de cernido. El material entra por medio de una esclusa por la parte superior y sale por la parte inferior. En la sección de molienda se obtienen 3 productos del cernido. (Ver Figura 2.12) Esclusa Entrada de material Compuertas Salida harina gruesa Salida de harina terminada Salida hacia tararas Figura 2.12 Cernedor de Molienda 1 2.4.8. Sinfín Es un elemento rotatorio impulsado por un motor que se utiliza para el transporte de material de un punto a otro. Este transporte se logra mediante una hoja helicoidal que gira 16 sobre un eje (el forma de tornillo) y la cual se encuentra dentro de una especie de canoa metálica en la cual se descarga el material a transportar. A medida que el sinfín gira, el material se va desplazando de acuerdo al paso del mismo. (Ver Figura 2.13) Figura 2.13 Vista inferior sinfín 2.4.9. Esclusa Es un dosificador rotativo compuesto de una serie de paletas entre las cuales se forman recámaras que ayudan a dosificar el material. El material se alimenta por la parte superior, entra en las recámaras a medida que el elemento gira y luego es descargado por la parte inferior. En la sección de la molienda 1, las esclusas son usadas luego del proceso de separación en los ciclones, ya sea para dosificar el material que entra a los cernedores (proveniente de los molinos) o el material que proviene de las tararas, el cual es dosificado directamente hacia los molinos B3 y B4. (Ver Figura 2.14) Ciclón Visor Esclusa Figura 2.14 Ciclón y esclusa de línea proveniente de las tararas 17 2.5. Aspectos técnicos de la molienda 2.5.1. Índices de control en la molienda Son valores tabulados obtenidos por métodos experimentales y métodos del tipo ensayo y error durante al menos los últimos cien años. Entre los más importantes tenemos: 2.5.1.1. Descarga (% de Harina Terminada a la salida de cada pasaje) Para moliendas de 5 pasajes (igual a la que se está trabajando), el porcentaje de harina terminada a la salida de cada uno de los pasajes debería ser el siguiente: B1: 15% - 25% B2: 25% - 35% B3: 35% - 45% B4: 45% - 55% 2.5.1.2. Longitud específica de molienda (Índice de Molienda) La longitud específica de molienda es un índice de control de la molienda, el cual se expresa en [mm / 100Kg / 24 horas]. Éste se puede calcular para pasajes sencillos (Ej. B1) o un grupo completo (Ej. B1, B2, B3 y B4 en conjunto). El índice de molienda se calcula según la siguiente fórmula: Long. Específica de Molienda = Longitud de Molienda * 100 [mm / 100 Kg / 24 hr ] Capacidad de Molienda Longitud de Molienda: [mm] Capacidad de Molienda: [Kg / 24hr] La longitud de molienda viene a ser la suma total de las longitudes de todas las parejas de cilindros (pasajes) disponibles en una cierta molienda. La capacidad de la molienda es la cantidad de kilogramos de harina que se pueden producir en la misma a lo largo de un día. 18 2.5.1.3. Superficie específica de cernido (Índice de Cernido) La superficie específica de cernido, al igual que el anterior, es un índice de control de la molienda. Se expresa en [m2 / 100Kg / 24horas]. El índice de cernido se calcula según la siguiente fórmula: Superficie Específica de Cernido = Área Total de Cernido *100 ⎡ 2 m / 100 Kg/ 24hr ⎤ ⎢ ⎥⎦ ⎣ Capacidad de Molienda Área Total de Cernido: [m2] Capacidad de Molienda: [Kg / 24hr] El área total de cernido es la sumatoria total de las áreas de las mallas por las cuales pasa el producto una vez que es molido. 2.5.2 Transporte neumático 2.5.2.1. Velocidad de transporte La velocidad de transporte es aquella velocidad a la que se produce el transporte neumático. Ésta es variable a lo largo de la tubería. De acuerdo a los parámetros recomendados, la velocidad mínima de transporte para un transporte neumático negativo es 23 m/s. Este valor es medido justo al final de la tubería de transporte. 2.5.2.2. Relación de trasporte La relación de transporte es un factor importante en el diseño de un sistema neumático de transporte. Éste indica la correlación entre la cantidad de aire y harina que se requieren en un sistema eficiente de transporte. Para el transporte neumático por succión, la relación harinaaire recomendada es 3-5 Kgharina/Kgaire. 2.5.3. Estriado de cilindros Los pasos recomendados para los diferentes pasajes de la molienda son como sigue: 19 B1: 6 estrías / cm B2: 8 estrías / cm B3: 9 estrías / cm B4: 11 estrías / cm El número teórico de estrías que debe tener un cilindro para un diámetro determinado viene dado por la siguiente fórmula: N º estrías = π * Diámetro(cm) * Paso(estrías / cm) Si se desea encontrar el valor del paso en función del diámetro del cilindro, se tiene que: Paso(estrías / cm) = N º estrías (estrías ) π * Diámetro(cm) CAPITULO III METODOLOGÍA 3.1. Análisis de Criticidad de Problemas El Diagrama de Pareto es una gráfica en donde se organizan diversas clasificaciones de datos por orden descendente, de izquierda a derecha por medio de barras sencillas después de haber reunido los datos para calificar las causas, de modo que se pueda asignar un orden de prioridades. Generalmente, cuando se tiene un problema con muchas causas, se puede decir que el 20% de las causas resuelven el 80% del problema. Por lo tanto, el Análisis de Pareto es una técnica que separa los “pocos vitales” de los “muchos triviales”. Una gráfica de Pareto es utilizada para separar gráficamente los aspectos significativos de un problema desde los triviales de manera que se sepa dónde dirigir los esfuerzos para mejorar. Reducir los problemas más significativos (las barras más largas en una Gráfica Pareto) servirá más para una mejora general que reducir los más pequeños. Con frecuencia, un aspecto tendrá el 80% de los problemas. En el resto de los casos, entre 2 y 3 aspectos serán responsables por el 80% de los problemas. En el caso de la molienda, se realizó un estudio de criticidad (diagrama de Pareto) de los diferentes problemas que se registran normalmente en la sección de Molienda 1. Se buscó en el sistema SAP, todas aquellas paradas registradas en la Molienda 1 durante un período de 6 meses (Avisos ZP en SAP), desde el mes de abril hasta el mes de septiembre del 2005. De estos avisos se pudo obtener, entre otras cosas, las causas y respectivos tiempos de las paradas ocurridas durante el tiempo establecido, que son los datos necesarios para el estudio. Una vez que se que se obtuvieron los datos requeridos, se siguió el siguiente procedimiento: 1. Se ordenaron los datos por tipo de falla (Ej. Bajo inventario de hojuela, Alto rechazo, Fallas eléctricas, etc.) 2. Se calculó el número de paradas (NP) o frecuencia con la que ocurría cada falla 3. Se calculó el tiempo total de parada (TTP) por cada falla 4. Se calcula el factor de criticidad para cada tipo de falla según la fórmula a continuación: Criticidad= NPx*TTPx 21 NPx = Número de paradas por problema X TTPx = Tiempo total de parada por problema X 5. Se calculan los porcentajes correspondientes a los factores de criticidad, se ordenan de mayor a menor y se grafican. Además, se debe graficar el acumulado de los porcentajes de los diferentes problemas, empezando por el primer porcentaje de criticidad y terminado en 100%. Una vez que se obtiene el gráfico, es posible saber cuál o cuáles factores están afectando de forma más crítica a la sección en estudio (pocos vitales). El elemento que obtenga un mayor porcentaje es considerado el más crítico, y el que obtenga un menor porcentaje el menos crítico. 3.2. Curva Producción de Molienda Vs. Humedad de la Hojuela Durante el estudio de rendimiento de la molienda, se realizó una prueba con el objetivo de determinar una correlación real del comportamiento de la producción en el proceso de molienda a medida que se varía la humedad de la hojuela que proviene del proceso de laminación. Además, con este estudio se puede obtener un rango aceptable de humedad de la hojuela con el cual se pueda conseguir un buen rendimiento en la sección de molienda, siempre teniendo en cuenta no afectar el proceso de laminación y el de empaque. Básicamente lo que se hizo en la prueba fue realizar una variación controlada de la humedad de la hojuela entre un rango de 11,5% y 10,5%, registrando la producción de la molienda para cada valor de humedad, hallándose finalmente la gráfica o curva esperada de Producción de Molienda Vs. Humedad de hojuela. La información técnica correspondiente a la prueba es como sigue: Duración de la prueba: 5 días (consecutivos) Registro de datos: Por turno Equipos utilizados durante la prueba: • Laminadores 5, 6, 7, 8 y 10 • Secadora de hojuela 1351, 473 y 474 • Enfriadora 21 y 56 22 • Molinos de premolienda • Alimentador de hojuela hacia la báscula (silos 26 y 27) • Molienda # 3 • Medidor de humedad (Steinlite) • Cuchara metálica para tomar las muestras. Variables manejadas • Humedad de hojuela (Independiente) • Producción de la Molienda (Dependiente) Valores de la humedad de hojuela utilizados (una por día): 11.5% - 11.3% - 11.0% - 10.8% - 10.5% Procedimiento • Durante el turno 6am-2pm, el personal de laminación se encargó de calibrar la humedad de la hojuela hasta alcanzar el valor requerido (empezando el primer día con una humedad de 11,5% y terminando el último día con una humedad de 10,5%) y abastecer los silos con dicho material. Además se debió mantener un control sobre la granulometría de la hojuela luego de la premolienda (se recomienda que la hojuela premolida contenga entre 6 y 10% de harina terminada). • En los turnos 2pm-10pm y 10pm-6am, el personal de la sección de laminación se encargó de mantener las condiciones de humedad y granulometría impuestas en el turno 6am.-2pm. Además, tanto el personal de laminación como el de molienda debieron registrar los parámetros reportados en el formato suministrado (Ver anexos). Los parámetros medidos fueron los siguientes: - Humedad de la hojuela (8 veces por turno, 1 vez c/hora) - Presión vapor añadido por cocina vertical (8 veces por turno, 1 vez c/hora) - Agua añadida en premojo (8 veces por turno, 1 vez c/hora) - Presión vapor añadido por secadora (8 veces por turno, 1 vez c/hora) - Flujo hojuela por secadora (8 veces por turno, 1 vez c/hora) - Producción de la molienda por turno (1 vez al final del turno) 23 - Flujo de hojuela que pasa por la báscula (4 veces por turno) - % de harina terminada luego de la premolienda y luego de cada pasaje de molienda. Granulometría (1 vez a mitad de turno) - Posición del altivar o variador de frecuencia que regula la entrada de material a la molienda (4 veces por turno) Para el muestreo de la humedad de la hojuela se tomaron un total de 5 muestras cada hora, las cuales se analizaron en el medidor de humedad y posteriormente se calculó el promedio de las medidas. Con esto se disminuye el posible error que puede existir a la hora de realizar la medición, obteniéndose un dato más confiable. • Una vez finalizada la prueba, se procedió a realizar la curva de Producción de Molienda Vs. Humedad de la hojuela según el siguiente método: • Se promediaron las humedades de la hojuela a la entrada de la molienda entre horas consecutivas, uniendo cada uno de estos puntos al flujo de hojuela que pasó a través de la báscula durante las mismas horas. • Una vez obtenidos todos los pares de puntos posibles se procedió a generar la gráfica, añadiéndose una curva de tendencia cuadrática (se tuvo en cuenta que el coeficiente de correlación de la curva de tendencia se encontrase entre 0,7 y 1, con lo que se asegura que existe una buena aproximación entre los datos y la curva de tendencia aplicada) • Una vez dibujada la curva, se buscó la máxima humedad de hojuela con la cual se asegurase la producción para la que está diseñada la molienda (en este caso 17.500Kg/h). 3.3. Cálculo del sistema de transporte neumático negativo Capacidad de los ventiladores • Se midieron las velocidades del aire en todas las tuberías de aspiración del transporte neumático negativo (luego del ciclón). • Con la velocidad del aire y el área de la tubería, se calculó el flujo en cada tubería de aspiración (que es el mismo que en la tubería de transporte) según la fórmula abajo 24 escrita, y con la suma de las mismas se halló el flujo de aire real manejado por cada ventilador. Estos flujos de caudal se pueden considerar flujos reales. Q =V * A donde: Q = Caudal de aire V = Velocidad del aire A = Área de la tubería • Se calcularon los máximos flujos de material que puede manejar cada tubería (distribución de flujos de material en la molienda), y de acuerdo a las velocidades recomendadas de transporte (>23 m/s), la relación recomendada de harina-aire en el transporte neumático negativo (3-5 Kgharina/Kgaire), los diferenciales de presión, longitudes de tubería y el número de codos, se estimó el aire necesario para trasportar el material requerido en cada tubería con la ayuda de un programa de cálculo desarrollado por personal de la empresa. Con la suma de los caudales calculados se halló el flujo de aire teórico que deberían manejar los ventiladores. Estos flujos se pueden considerar flujos teóricos. • Finalmente, el valor del flujo de aire real se compara con el del flujo de aire teórico. Con esta comparación se puede determinar si los ventiladores instalados son realmente capaces de manejar la cantidad máxima de harina que pueden transportar las tuberías. 3.4. Estriado de cilindros En el proceso de molienda, se utilizan una serie de cilindros estriados a través de los cuales se hace pasar el material. Cada uno de los pasajes de la molienda tiene ciertas especificaciones para lograr la granulometría adecuada, la cual se variando el paso de estrías en cada cilindro (Ver sección 2.5.3). Para buscar el número de estrías que debe tener un cilindro de cualquier diámetro, se debe tratar de mantener el paso de las estrías correspondientes al pasaje que se está estriando, para no cambiar las propiedades de la molienda. Una vez hallado el número de estrías según fórmula planteada en la sección 2.5.3, se entra en las tablas facilitadas por el fabricante de la estriadora, en las cuales se indica el juego 25 de piñones a utilizar para obtener un determinado número de estrías. En las tablas, los números de estrías y juegos de piñones a utilizar son limitados. Si al momento de un estriado se realiza un cálculo del número de estrías que debe tener cierto cilindro para obtener un determinado paso y el mismo (número de estrías) no se encuentra en las tablas, se recomienda utilizar el valor más cercano superior, disponible en la tabla. Para facilitar el procedimiento de estriado de los cilindros, se elaboró una tabla en las cual se especifica el número de estrías que debe tener un cilindro de acuerdo a su diámetro y pasaje (Ver tablas 4.22 y 4.23). Los diámetros van comprendidos entre 250mm (diámetro de un cilindro nuevo) y 235mm (diámetro mínimo recomendado por el fabricante del molino). 3.5. Análisis del cernido Para verificar el rendimiento del cernido en la molienda, el cual es un punto clave e importante del proceso, se efectuó un estudio de las mallas existentes (estado de las mismas y configuración o esquema de colocación en los cernedores) en los diferentes cernedores que componen la Molienda 1. Para esto, se realizaron una serie de pasos tal como se describe a continuación: • Se determinó una granulometría del material de rechazo de todas las compuertas de los cernedores. • Se graficaron los resultados y se observaron las compuertas en estado crítico (con un porcentaje de harina terminada en el material de rechazo muy alto, mayor que 10%) • Se procedió a abrir estas compuertas (críticas), revisar cada una de las mallas, registrar todos los defectos encontrados y realizar los cambios correspondientes. • Se evaluó el funcionamiento de los cernedores (con las mallas limpias y libres de defectos) mediante un nuevo análisis de granulometría tanto del rechazo como de la harina terminada. 26 3.6. Ejemplo de cálculos Capacidad de la Molienda Capacidad total Capacidad manejada por cada pasaje B1: 1.750Kg/h, lo que es igual a 42.000Kg/24h (Información suministrada por Bühler) Número de pasajes B1: 8 pasajes Capacidad de Molienda = Capacidad p/pasaje B1 * N ° Pasajes [Kg / 24 hr ] Capacidad de Molienda = 4 2.000 * 8 [Kg / 24 hr ] Capacidad de Molienda = 336 .000 [Kg / 24 hr ] Capacidad por pasaje Pasaje B1 Cantidad de material de entrada al pasaje: 336.000Kg/24h Rendimiento del pasaje: 25% Capacidad pasaje B1 = Cant. material ent. * Rend. del pasaje [Kg / 24 hr ] 100 Capacidad pasaje B1 = 336.000 * 25 [Kg / 24 hr ] 100 Capacidad pasaje B1 = 84 .000 [Kg / 24 hr ] Longitud de la Molienda Longitud pasaje B1: 10.000mm Longitud pasaje B2: 10.000mm Longitud pasaje B3: 5.000mm Longitud de Molienda = Long. B1 + Long. B2 + Long. B3 + Long. B4 [mm ] Longitud pasaje B4: 5.000mm Longitud de Molienda = 10 .000 + 10 .000 + 5 .000 + 5 .000 [mm ] Longitud de Molienda = 30 .000 [mm ] 27 Área de cernido de la Molienda Área de cernido por malla: 0.204 m2 Número de mallas total: 280 mallas [ ] Área de cernido = Área malla * N ° mallas totales m 2 Área de cernido = 0.204 * 240 m 2 Área de cernido = 57 .23 m 2 [ ] [ ] Longitud específica de la molienda Longitud específica de la molienda total Capacidad de la molienda: 336.000Kg/24h Longitud de molienda: 30.000mm L. E. M. Total = Longitud de Molienda * 100 [mm / 100 Kg / 24 hr ] Capacidad de Molienda L. E. M. Total = 30.000 * 100 [mm / 100 Kg / 24 hr ] 336.000 L. E. M. Total = 8,93 [mm / 100 Kg / 24 hr ] Longitud específica de la molienda por pasaje Pasaje B1 Capacidad del pasaje B1: 84.000Kg/24h (si el pasaje muele 25% del material de entrada) Longitud del pasaje B1: 10.000mm L. E. M. B1 = Longitud del pasaje * 100 [mm / 100 Kg / 24 hr ] Capacidad del pasaje L. E. M. B1 = 10.000 * 100 [mm / 100 Kg / 24 hr ] 84.000 L. E. M. B1 = 11,90 [mm / 100 Kg / 24 hr ] 28 Superficie específica cernido Área total de cernido: 57,73 m2 Capacidad de Molienda: 336.000 Kg/24h Superficie Específica de Cernido = Área Total de Cernido *100 ⎡ 2 m / 100Kg/ 24hr ⎤ ⎢ ⎥⎦ ⎣ Capacidad de Molienda Superficie Específica de Cernido = 57,73 *100 336.000 ⎡m 2 / 100Kg/ 24hr ⎤ ⎢⎣ ⎥⎦ Superficie Específica de Cernido = 0,0172 ⎡m 2 / 100Kg/ 24hr ⎤ ⎢⎣ ⎥⎦ Caudal de aire real en transporte neumático Velocidad del aire en la aspiración del transporte neumático: 21,77 m/s Diámetro del ducto de aspiración: 0,1 m Área del ducto de aspiración: 0,0079 m2 Q = Veloc. Aire Aspiración (m/s)* Área tubería aspiración(m 2 ) Q = 21.77 * 0,0079 Q = 0.172m 3 / s = 10,32m 3 / min Número de estrías Pasaje: B3 Paso: 9 estrías/cm Diámetro: 250mm=25cm N º estrías = π * Diámetro(cm) * Paso(estrías / cm) N º estrías = π * 25 * 9 N º estrías = 706.86estrías 29 Si se busca este número de estrías (706 estrías) en las tablas suministradas por el fabricante de la estriadora, las mismas no aparecen, por lo que hay que se buscar el número inmediato superior que se encuentre en la tabla. Para este caso, el inmediato superior es 750 estrías, con las que se consiguen un paso de 9,55. CAPITULO IV RESULTADOS OBTENIDOS Y DISCUSIÓN 4.1. Problema de rendimiento en la Molienda 1 El objetivo principal de este trabajo es mejorar el rendimiento presentado en la sección de Molienda 1. Antes de comenzar a hacer cualquier tipo de análisis es pertinente que se realice una verificación previa de la existencia del problema y qué tanto está afectando al proceso. Para esto, se realizó el gráfico que aparece en la figura 4.1, en el cual se presenta la producción real de la Molienda 1 comparada con la producción prevista por el Dpto. de Planificación de la planta en los tres meses anteriores al inicio de este trabajo (junio, julio y agosto del 2005). Producción (Kg/turno) Producción Real Vs. Producción Prevista en los meses de Junio, Julio y Agosto 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Jun Jun Jun Jun Jun Jun Jul Jul Jul Jul Jul Jul Ago Ago Ago Ago Meses Producción Real Producción Prevista Figura 4.1 Producción real Vs. Producción prevista en los meses de junio, julio y agosto En la figura 4.1 se puede observar la clara diferencia que existe entre las cantidades de producción planificadas y la producción real de la Molienda 1, lo cual pone en evidencia el problema de bajo rendimiento que se presentó a lo largo de los tres meses anteriores al inicio de este trabajo (junio, julio y agosto de 2005). Solo en pocas ocasiones se cumplió y/o sobrepasó la producción requerida. El promedio de la producción de la molienda se mantuvo en 67.000 Kg/turno aproximadamente a lo largo de esos tres meses, teniendo la molienda órdenes de producción de 106.400 Kg/turno entre el mes de junio y la primera quincena de julio y de 90.000 Kg/turno en la última quincena de julio y el mes de agosto. 31 4.2. Análisis de criticidad problemas presentados en la Molienda 1 Se estudiaron y clasificaron todos aquellos problemas que afectan de forma directa a la molienda. Este estudio se realizó por medio de la elaboración de un diagrama de criticidad o de Pareto, en el cual se muestran los problemas más comunes que produjeron paradas en la Molienda 1, clasificados por su porcentaje de criticidad durante un período de seis meses (comprendidos entre abril y julio de 2005). El resultado de este estudio se puede ver en la figura 4.2 mostrada a continuación. 89,13 45,22 90,8 91,54 92,06 92,28 92,4 92,47 100 Criticidad (%) 43,91 Acumulado (%) 1,67 0,74 0,52 7,53 0,22 0,12 0,07 O tr os 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 B aj Pr o ob in v. le ho m To as j. lv H as oj ue m Va ol la i no so s s m lle ol na in os lle no s A lto ni ve Es lh cl .y um SF id if Fi tr ltr an o ca m do an s ga s lle no Criticidad (%) Criticidad de paradas (Avisos ZP Abril-Sept 2005) Problemas Figura 4.2 Clasificación de problemas presentados en la Molienda 1 según su criticidad (Diagrama de De acuerdo a los resultados obtenidos en la figura 4.2, se puede observar que casi 90% de los problemas se debe básicamente a dos casos: bajo inventario de hojuela y problemas inherentes a la hojuela. Estos dos casos son los denominados “focos vitales” según Pareto. Cabe destacar que ninguno de estos dos problemas depende de la sección de molienda sino que dependen directamente de la sección de laminación. Por el hecho que la criticidad de los demás problemas existentes sea pequeña comparada con la de los primeros dos problemas ya nombrados, éstos no son menos importantes. 32 El problema de bajo inventario de hojuela, que es la principal causa de parada en la molienda, como se mencionó anteriormente, no tiene nada que ver con dicha sección, ya que quien se encarga de producir la hojuela es la sección de laminación. La sección de laminación debe garantizar la existencia de hojuela en los silos que alimentan a la molienda. Los problemas inherentes a la hojuela tienen que ver principalmente con la humedad y la granulometría con que llega la misma a la molienda. Cuando se reportan paradas por humedad alta, la misma se encuentra generalmente por encima de 11,5%, y se refiere a granulometría gruesa cuando no se cumple con las especificaciones de la hojuela a la salida de la premolienda (mínimo 6% de harina terminada). Si la hojuela llega a la molienda con una alta humedad y una granulometría gruesa, automáticamente se produce un muy alto rechazo de material, lo que trae como resultado toda una serie de problemas como sobrecarga de los molinos B3 y B4 (que son los molinos que reciben el rechazo de material), incapacidad de los mismos para manejar el flujo de material que se intenta moler, obstrucción de tuberías, ineficiencia del sistema de transporte neumático, rebose de sinfines, entre otros. El problema de la hojuela gruesa viene íntimamente ligado al de la humedad. Al tener una hojuela con humedad alta, los molinos de la premolienda en lugar de moler la hojuela o producir su rotura, lo que hacen es desgarrarla, haciendo que el tamaño y forma de la hojuela no sea el más adecuado. Es sumamente importante que la hojuela llegue a la molienda con una buena humedad y granulometría. Pero ¿qué valores de humedad y granulometría de la hojuela se pueden considerar como “buenos” en la molienda? Según los parámetros de calidad manejados en la empresa, la granulometría va a venir controlada por el porcentaje de harina terminada que se produce en la premolienda. La cantidad de harina terminada en la premolienda se debería encontrar entre un 6 y un 10%. Los parámetros de calidad de la empresa indican que la humedad de la hojuela se debe encontrar entre 11 y 13%, el cual es un rango demasiado amplio, además que no está acorde con la realidad o con los valores que se han venido manejando últimamente en la planta. Entonces, como no se tiene un valor o rango certero de humedades donde sea posible obtener una máxima eficiencia, se decidió planificar una prueba en la cual se varió controladamente la humedad de la hojuela en la sección de laminación, registrándose el rendimiento de la molienda para cada valor de humedad (Ver sección 4.3). El resultado de la prueba fue una 33 curva donde se refleja la Producción de la molienda Vs. Humedad de la hojuela (Ver figura 4.3), por medio de la cual se llegó a la conclusión que la humedad de la hojuela a la entrada de las moliendas no debe exceder 11,0%. Una vez que se garantice la humedad y la granulometría de la hojuela en los valores recomendados, se resolverán la mayor parte de los problemas de la molienda. Las condiciones de la hojuela, como ya se dijo anteriormente, acarrea muchos otros problemas que afectan a casi todos los equipos y sistemas de la molienda. El problema de las tolvas de molinos llenas, se debe básicamente a deficiencias en el sistema de transporte neumático de harina (Ver sección 4.5). Estas tolvas son las que reciben el material recién molido y lo conducen hacia el transporte por succión. Al existir deficiencias en dicho transporte, la harina producida no puede ser transportada adecuadamente, se acumula en las tolvas y produce paradas en el proceso. Inicialmente se calculó la capacidad real y la capacidad requerida de los ventiladores para corroborar que los flujos que manejan actualmente los ventiladores es suficiente para transportar las cantidades de harina nominales (Ver tablas 4.1 y 4.2). Según este cálculo, los ventiladores instalados son capaces de manejar los flujos teóricos máximos. Igualmente, de acuerdo a las relaciones manejadas de aire-harina en el transporte neumático negativo, se propone una mejor distribución de flujos a través de las diferentes tuberías, considerando los flujos reales de los ventiladores. Otro problema que se observó en el sistema de transporte fue la admisión de aire hacia el sistema de transporte neumático. Los sistemas de succión instalados actualmente en la Molienda 1 son menos eficientes comparados con los colocados en las moliendas 2 y 3. En estas moliendas, la entrada de aire es prácticamente horizontal (en el sentido del transporte), a diferencia de las pipetas de Molienda 1, en donde el aire tiene que recorrer un tramo vertical, pasar por el codo y luego es que entra a la tubería horizontal de transporte. Durante ese recorrido, el aire describe una curva en la cual ocurren pérdidas adicionales. Para esto, se propone cambiar las pipetas actualmente instaladas en la Molienda 1 por aquellas instaladas en las Moliendas 2 y 3. Además del problema de las admisiones de aire, se observó que el primer codo del transporte neumático de los molinos B4 es muy pequeño, lo cual hace mucho más brusca la curva del transporte, pudiéndose producir perdidas y obstrucción de la tubería. Este codo 34 actualmente tiene aproximadamente 600mm de radio y según la bibliografía estudiada (Módulo VIII Curso de Tecnología Molinera Aplicada) el radio del mismo debería ser por lo menos 800mm, con lo que se consigue una curvatura mucho más suave, mejorando así el proceso de transporte. El problema de los vasos de los molinos llenos de material se produce por la incapacidad de los mismos (Molinos B3 y B4) de manejar una gran cantidad de material, generada por un alto rechazo en el proceso de cernido. Esta incapacidad puede ser generada por varios aspectos: exceso de material a la entrada del molino (por alto rechazo), falla en el procedimiento de estriado de los cilindros (Ver sección 4.8), el paso de las estrías de los cilindros no se mantiene al momento de estriarlos y la existencia de cilindros quemados (Ver sección 4.10), entre otros. Las caídas de tensión, son un problema mayor en cual no solo la molienda se ve afectada sino toda la planta. El problema del alto nivel de harina en los humidificadores se debe principalmente a la falta de automatización de cierta parte del proceso. La molienda 1 puede trabajar con dos humidificadores, el 1 y el 2. Actualmente existe un problema con el sistema de manejo por computador de la molienda 1. La válvula que realiza el cambio de un humidificador a otro no se puede controlar automáticamente, por lo que si se quiere realizar un cambio de entrada de material hacia un humidificador a otro, éste se debe hacer de forma manual, lo cual es una operación complicada e insegura y lo que exige un tiempo considerable. Entonces, cuando el humidificador que está recibiendo la harina de la Molienda 1 se para por alto nivel, el cambio hacia el otro humidificador no es inmediato, por lo que se incurre en tiempos de parada de la molienda. Para solucionar este problema, se propone automatizar la válvula en cuestión, con lo que los cambios de posición de la misma se harían prácticamente al instante que se muestren los avisos de alto nivel del humidificador. Además, este cambio facilitaría de gran forma el trabajo a los operadores y se reducirían los tiempos de parada de la sección de molienda. 35 El problema de las esclusas y sinfines bloqueados se observó mayormente durante los procedimientos de arranque de la molienda. El caso se estudió detenidamente, concluyendo que el problema radicaba en un mal procedimiento de parada. Cuando se realiza la parada de la molienda, el personal detiene todos los equipos simultáneamente. Si un sinfín se para al mismo momento que el cernedor que lo alimenta, siempre va a existir una cantidad de material que va a quedar en las líneas, el cual cae por gravedad hacia el sinfín acumulando el material en la canoa del mismo. Al momento del arranque, el sinfín se encuentra completamente lleno de material, por lo que existe una sobrecarga del mismo, lo que produce un máximo esfuerzo por parte del motor para mover la carga y una incapacidad de la esclusa para manejar el gran flujo de material que se le está suministrando, produciendo trancamientos de la misma y posteriormente reboses en el sinfín. El problema del filtro de mangas lleno de material de proceso, se puede deber a deficiencias en la limpieza de las mangas cuando está operando la planta (sistema de disparos). La secuencia de disparo de las mangas no es la más apropiada. Por esta razón se hace una propuesta para cambiar la secuencia (Ver sección 4.12). Además, durante la realización del trabajo, se detectó una válvula de disparo dañada, además de ciertas fugas de aire comprimido en las válvulas. Esto provocaba una contrapresión en la cámara del filtro de mangas, la cual dificultaba el proceso de aspiración de la molienda. 4.3. Curva de Producción Vs. Humedad de hojuela (Prueba realizada en Molienda 3) De acuerdo a los resultados del análisis de criticidad de los problemas presentados en la molienda, el problema de la humedad de la hojuela (incluido en problemas de hojuela) juega un papel fundamental para que la planta tenga un buen rendimiento. En la figura 4.3, se muestra el resultado de un estudio realizado en la sección de Molienda 3 en el cual se determinó una correlación entre la humedad de hojuela y la producción de la molienda. La idea de determinar esta correlación, es poder hallar un valor de humedad de la hojuela con la cual se obtenga un máximo rendimiento en la molienda, teniendo igualmente en cuenta de afectar lo menos posible a la sección de laminación y empaque (proceso previo y posterior a la molienda) 36 Producción M olienda Vs. Humedad de hojuela 25000 Producción Kg/h 22500 20000 17500 15000 12500 10000 7500 y = -17823x 2 + 382013x - 2E+06 R2 = 0,7848 5000 2500 0 10,5 10,6 10,7 10,8 10,9 11 11,1 11,2 11,3 11,4 % Humedad de hojuela 11,5 11,6 Figura 4.3 Correlación entre la humedad de la hojuela y la producción de la molienda (Prueba realizada en la Molienda 3) La curva muestra una tendencia descendente. A medida que se aumenta la humedad de la hojuela, disminuye la producción de la molienda. Con ayuda de la curva, se puede encontrar el valor de la humedad de la hojuela con que la molienda es capaz de alcanzar su capacidad nominal. En el caso estudiado, la prueba fue hecha con la Molienda 3, la cual tiene una capacidad de 17.500 Kg/hora. Para este valor, la humedad de la hojuela es aproximadamente 11,02%. Por lo tanto, de esto se puede concluir que si se quiere garantizar la producción nominal de las moliendas, la humedad de la hojuela a la entrada de las mismas no debe ser mayor de 11,0 %. 4.4. Distribución de flujos de material en la molienda Para poder analizar a fondo una molienda, se debe saber exactamente que cantidades de flujos de material se maneja en cada punto de la sección. En la figura 4.4, se muestra un esquema de todas y cada uno de los flujos manejados en la Molienda 1 y posteriormente, en las tablas 4.1 y 4.2 se muestran los valores de los flujos representados en el esquema en las situaciones de mínimo y máximo rendimiento de los molinos. 37 2xB2-1 B3-1 B4-1 P F A B D 4x16 4x40 6x44 2xB1-2 2xB2-2 B E C 4x16 4x40 6x44 B 4x16 4x40 6x44 D E C E B3-2 C M B4-2 I F A B B 4x16 4x40 6x44 2xB1-3 2xB2-3 D E C 4x16 4x40 6x44 4x16 4x40 6x44 D E E B3-3 C M B4-3 I 2xB2-4 E C E 4x16 4x40 6x44 4x20 4x40 6x44 D E B3-4 C A B C H D E 4x16 4x40 6x44 2x24 2x30 6x40 4x44 N B4-4 J V W U T B 4x16 4x40 6x44 D E C 4x20 4x40 6x44 D E H N U X O TB2-2 ≈H 2x24 2x30 6x40 4x44 L J C TB2-1 ≈H Q L G 4x16 4x40 6x44 S B D C B R T TB3 2xB1-4 B 4x16 4x40 6x44 2x24 2x30 6x40 4x44 K 4x20 4x40 6x44 D A D Q B C B S P G 4x16 4x40 6x44 R 2x24 2x30 6x40 4x44 K 4x20 4x40 6x44 D ≈O TB4 2xB1-1 ≈ X Figura 4.4 Esquema de distribución de flujos de material en la Molienda 1 V W 38 Tabla 4.1 Distribución de flujos de material en la Molienda 1 en el caso de un mínimo rendimiento de los molinos Tabla 4.2 Distribución de flujos de material en la Molienda 1 en el caso de un máximo rendimiento de los molinos Mínimo % de HT Máximo % de HT Corriente A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Cantidad de Material Kg / 24hr Kg / hr 84.000 3.500 28.000 1.167 11.200 467 2.800 117 14.000 583 42.000 1.750 58.800 2.450 16.800 700 14.700 613 20.580 858 2.100 88 2.940 123 25.200 1.050 35.280 1.470 10.080 420 78.400 3.267 35.280 1.470 3.920 163 39.200 1.633 67.200 2.800 30.240 1.260 3.360 140 33.600 1.400 14.560 607 Corriente A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Cantidad de Material Kg / 24hr Kg / hr 84.000 3.500 28.000 1.167 16.800 700 2.800 117 8.400 350 25.200 1.050 42.000 1.750 16.800 700 11.340 473 18.900 788 1.260 53 2.100 88 12.600 525 21.000 875 6.720 280 36.655 1.527 20.160 840 1.833 76 14.662 611 30.545 1.273 16.800 700 1.527 64 12.218 509 6.720 280 Una vez calculados los flujos manejados en la molienda, se procedió a calcular las cantidades de material que manejan los diferentes equipos encargados del transporte, tanto neumático como mecánico, para las situaciones de máximo y mínimo rendimiento de los molinos (Ver Tabla 4.3) Tabla 4.3 Cantidad de material a manejar por los diferentes equipos en la Molienda 1 en los casos de mínimo y máximo rendimiento de los molinos E q u ip o V e n t ila d o r 1 2 0 (B 1 -B 2 ) V e n t ila d o r 1 1 1 (B 3 -B 4 ) V e n t ila d o r 1 1 4 (Ta ra ra s ) S F 1 0 9 (H T) S F 1 1 0 (R e p ro c B 1 -B 2 ) S F 1 1 6 (R e p ro c B 3 -B 4 ) S F 1 3 6 (Ta ra ra s ) C a n ti d a d d e M a te ri a l e n C a n ti d a d d e M a te ri a l e n c a so d e m í n i m o c a so d e m á x i m o re n d i m i e n to d e l o s m o l i n o s re n d i m i e n to d e l o s m o l i n o s [K g / 2 4 h ] 336.000 492.800 58.240 336.000 168.000 266.560 16.800 [K g / h ] 14.000 20.533 2.427 14.000 7.000 11.107 700 [K g / 2 4 h ] 336.000 268.800 47.040 336.000 100.800 120.960 16.800 [K g / h ] 14.000 11.200 1.960 14.000 4.200 5.040 700 39 4.5. Sistema de transporte neumático por succión A continuación se presenta el resultado del estudio del sistema de transporte neumático negativo (Tabla 4.4). En dicho estudio, con la ayuda de un software suministrado por la empresa, se calcularon los diferentes parámetros con los que debería trabajar el sistema para poder manejar sin problemas todo el material procesado por la molienda. Se presenta una descripción detallada del sistema indicándose diámetros de tuberías recomendados, velocidades de transporte, pérdidas de presión en las tuberías y flujos de aire necesarios para el buen funcionamiento del transporte neumático. Tabla 4.4 configuración del sistema de transporte neumático negativo calculado Tubería Veloc. Final Desde Hasta [m/s] Flujo Aire Diámetro Área Delta P [m] (m^2) [Bar] [m^3/s] [m^3/min] Ventilador Sal B2-1 (1) Sifter 121 23,77 0,0717 0,004038 0,07 0,0960 5,7595 Sal B2-1 (2) Sifter 121 23,77 0,0717 0,004038 0,07 0,0960 5,7594 Sal B2-1 (3) Sifter 121 23,79 0,0717 0,004038 0,07 0,0961 5,7632 Sal B2-2 (1) Sifter126 23,83 0,0717 0,004038 0,08 0,0962 5,7739 Sal B2-2 (2) Sifter 126 23,83 0,0717 0,004038 0,08 0,0962 5,7730 Sal B2-2 (3) Sifter 121 23,74 0,0717 0,004038 0,07 0,0958 5,7505 Sal B2-3 (1) Sifter 123 23,74 0,0717 0,004038 0,07 0,0959 5,7511 Sal B2-3 (2) Sifter 123 23,75 0,0717 0,004038 0,07 0,0959 5,7532 Sal B2-3 (3) Sifter 123 23,77 0,0717 0,004038 0,07 0,0960 5,7592 Sal B2-4 (1) Sifter 123 23,78 0,0717 0,004038 0,07 0,0960 5,7612 Sal B2-4 (2) Sifter 126 23,81 0,0717 0,004038 0,07 0,0961 5,7671 Sal B2-4 (3) Sifter 126 23,81 0,0717 0,004038 0,08 0,0961 5,7685 Sal B3-1 Sifter 118 24,07 0,0717 0,004038 0,10 0,0972 5,8307 Sal B3-2 Sifter 118 24,09 0,0717 0,004038 0,10 0,0973 5,8366 Sal B3-3 Sifter 118 24,41 0,0717 0,004038 0,14 0,0986 5,9130 Sal B3-4 Sifter 118 24,42 0,0717 0,004038 0,14 0,0986 5,9154 Sal B4-1 Sifter 112 24,28 0,0844 0,005595 0,12 0,1359 8,1513 Sal B4-2 Sifter 112 24,31 0,0844 0,005595 0,12 0,1360 8,1598 Sal B4-3 Sifter 112 24,11 0,0844 0,005595 0,10 0,1349 8,0919 Sal B4-4 Sifter 112 24,12 0,0844 0,005595 0,11 0,1349 8,0952 M120 M111 Debido a que en la molienda ya se tienen instaladas una serie de tuberías para el transporte de material, se realizó un nuevo cálculo de los flujos de acuerdo a los diámetros de 40 tuberías existentes manteniendo la velocidad de transporte recomendada en la tabla 4.4. Estos nuevos resultados se muestran a continuación en la tabla 4.5. Tabla 4.5 Configuración de sistema de transporte neumático propuesto (con tuberías instaladas actualmente) Tubería Desde Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal Sal B2-1 B2-1 B2-1 B2-2 B2-2 B2-2 B2-3 B2-3 B2-3 B2-4 B2-4 B2-4 B3-1 B3-2 B3-3 B3-4 B4-1 B4-2 B4-3 B4-4 Hasta (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) Sifter 121 Sifter 121 Sifter 121 Sifter126 Sifter 126 Sifter 121 Sifter 123 Sifter 123 Sifter 123 Sifter 123 Sifter 126 Sifter 126 Sifter 118 Sifter 118 Sifter 118 Sifter 118 Sifter 112 Sifter 112 Sifter 112 Sifter 112 Veloc Final [m/s] 23,77 23,77 23,79 23,83 23,83 23,74 23,74 23,75 23,77 23,78 23,81 23,81 24,07 24,09 24,41 24,42 24,28 24,31 24,11 24,12 Diámetro Area real Aire Req Max Flujo Realación Aire Req Vent Aire Disp Vent real (m) (m^2) (m^3/min) Harina (Kg/h) (Kghar/Kgaire) (m^3/min) (m^3/min) 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,090 0,086 0,086 0,086 0,086 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00642 0,00580 0,00580 0,00580 0,00580 9,1556 9,1553 9,1613 9,1784 9,1770 9,1412 9,1421 9,1455 9,1551 9,1582 9,1676 9,1698 9,2687 9,2781 9,3996 9,4034 8,4521 8,4609 8,3906 8,3941 1.167 1.167 1.167 1.167 1.167 1.167 1.167 1.167 1.167 1.167 1.167 1.167 1.750 1.750 2.450 2.450 3.267 3.267 2.800 2.800 1,789 1,789 1,788 1,785 1,785 1,792 1,792 1,791 1,789 1,789 1,787 1,786 2,651 2,648 3,660 3,658 5,427 5,421 4,686 4,684 M120 109,91 188,09 M111 71,05 88,60 En la tabla 4.5 se puede observar que para el ventilador M120 (transporte luego de los molinos B1-B2), la capacidad requerida es 109,91 m3/min y la real es 188,09 m3/min, y para el ventilador M111 (transporte luego de los molinos B3 y B4) la capacidad requerida es 71.05 m3/min y la real es 88.60 m3/min. Con estos resultados se observa que en ambos casos el aire real es mayor que el aire requerido, por lo que se puede concluir que los ventiladores están acordes con las cantidades de material manejados en la molienda. Igualmente, en la misma tabla, se puede observar que hay dos valores de relaciones aire-harina que se encuentran remarcados en color rojo. Estos valores se encuentran por encima del recomendado (3-5 Kgharina/Kgaire). Este problema se puede solucionar aumentando la cantidad de aire que pasa a través de esas tuberías. Como el ventilador tiene una diferencia de aire entre la requerida y la actual, este remanente se puede utilizar para regular los flujos de aire de manera tal de reducir las relaciones de transporte. En la tabla 4.6 se presenta una propuesta para la regulación de los flujos de aire de las tuberías de transporte neumático de acuerdo al flujo real manejado por los ventiladores. La propuesta hace referencia a las velocidades del aire en el ducto de aspiración del transporte neumático negativo (luego que el aire sale del ciclón), ya que éste es el único lugar en donde se dispone de puntos de medición y regulación de los flujos. Con la propuesta de regulación de 41 flujos, en ninguna tubería la relación de transporte sobrepasa el valor de 3,6 Kgharina/Kgaire, lo que favorece en gran manera al transporte neumático. Las mediciones de velocidad se realiza con un medidor de velocidad electrónico disponible en la empresa. En la figura 4.5 se muestra el ducto de aspiración con su respectivo punto de medición para controlar los flujos de aire en el transporte neumático. Tabla 4.6 Distribución de flujos propuesto para el transporte neumático negativo de acuerdo a flujo total disponible Tubería Velocidad Recom. Aspiración Transp. Neg. en Pto. de Medición (m/s) Flujo de aire (m^3/min) Velocidad de transporte (m/s) (Valor Recomendado >23m/s) Relación Harina-Aire (Kgharina/Kgaire) (Valor Recomendado 3-5 Kgharina/Kgaire) Todas las provenientes de los B1-B2 17 14,586 37,88 1,123 Proveniente de B3-1 20 9,480 24,62 2,592 Proveniente de B3-2 20 9,480 24,62 2,592 Proveniente de B3-3 21 9,954 25,85 3,456 Proveniente de B3-4 21 9,954 25,85 3,456 Proveniente de B4-1 27 12,798 36,77 3,584 Proveniente de B4-2 27 12,798 36,77 3,584 Proveniente de B4-3 24 11,376 32,68 3,456 Proveniente de B4-4 24 11,376 32,68 3,456 Tubería de Transporte Negativo Tubería de Aspiración del Transporte Negativo Pto. de medición Figura 4.5 Aspiración del aire en el transporte neumático negativo Otro aspecto importante a considerar en el estudio de un sistema de transporte neumático negativo es el de las succiones de aire. Por esta razón se hace una comparación 42 entre las succiones encontradas en la Molienda 1 y en las Moliendas 2 y 3. En la figura 4.6 se muestra de forma esquemática los dos tipos de admisiones o succiones de aire encontradas. Molienda 1 Actual Molienda 2 y 3 Actual Tolva receptora de material Tolva receptora de material Admisión de aire Tubería de transporte Tubería de transporte Admisión de aire Aire Material Figura 4.6 Succión de aire actual y propuesta en sistema de transporte neumático negativo La configuración encontrada en la molienda 1 tiene la ventaja que es más higiénica y es un sistema más simple. En cambio, la configuración encontrada en las moliendas 2 y 3, es más eficiente y tiene una succión regulable. Como lo que se desea es aumentar al máximo el rendimiento de la planta, se recomienda que se reemplacen los sistemas de succión de aire de la Molienda 1 por los que se encuentran el las Moliendas 2 y 3, aunque se sacrifique la parte higiénica. En la figura 4.7 se puede observar el aspecto real de las succiones de aire del transporte neumático tanto de los molinos como de las tararas que se encuentran actualmente instalados en las Moliendas 1, 2 y 3. 43 (a) (c) (b) Figura 4.7 (a) Succión de aire en molinos de Molienda 1, (b) Succión de aire en tararas de Molienda 1, (c) Succión de aire en molinos y tararas de Molienda 2 y 3 4.6. Índices de control de la molienda Para verificar el dimensionamiento de la molienda, es necesario verificar los índices de control de la misma. En el caso de la molienda de maíz, no se encontraron en la bibliografía valores referenciales de dichos índices. Por esta razón, se decidió realizar una comparación entre los índices de control de la Molienda 1 (en estudio) con los de la Molienda 3, que es la sección de molienda que mejor trabaja en la empresa, es decir, la que tiene un mayor rendimiento. A continuación se presentan los resultados de estas comparaciones. 4.6.1. Longitud especifica de la molienda global o Índice de molienda global. Molienda 1 Vs. Molienda 3 La longitud específica de molienda o índice de molienda es un factor muy importante a la hora de diseñar una molienda. En este trabajo, no se está diseñando la molienda sino verificando la ya existente, por lo que este índice nos indicará si la molienda tiene la longitud correcta para moler la cantidad de material nominal. Se puede saber si hay o no la necesidad de colocar más molinos en la sección. Igualmente, si la longitud de la molienda no fuera suficiente para manejar la capacidad nominal, con el índice de molienda recomendado, se podría determinar qué cantidad de material sería capaz de manejar la molienda de acuerdo a la longitud existente. 44 En la tabla 4.7, se encuentran las longitudes de los diferentes pasajes de las moliendas, así como la longitud total de las mismas (suma de longitudes de pasajes). Seguidamente, se presenta la tabla 4.8 en donde se muestran los valores de los índices de molienda o longitudes específicas de molienda de forma global, los cuales toman en cuenta las longitudes totales de la molienda y no su distribución a lo largo de los pasajes. Tabla 4.7 Longitudes de los diferentes pasajes del la moliendas 1 y 3 Pasajes B1 B2 B3 B4 B5 Longitud de Molienda Total Longitud Total [mm] Molienda 1 Molienda 3 10.000 12.500 10.000 12.500 5.000 5.000 5.000 5.000 2.500 30.000 37.500 Tabla 4.8 Índices de molienda global en las Moliendas 1 y 3 Parámetros Producción esperada de la molienda [Kg / 8hr] Producción esperada de la molienda [Kg / 24hr] Longitud de la molienda [mm] Índice de Molienda [mm / 100Kg / 24hr] Molienda 1 Molienda 3 112.000 140.000 336.000 420.000 30.000 37.500 8,93 8,93 De acuerdo al resultado presentado en la tabla 4.8, se observa que el índice global de las moliendas 1 y 3 es exactamente el mismo e igual a 8,93, lo que demuestra que la longitud total de la Molienda 1 (30.000mm) es correcta para poder manejar la cantidad de flujo nominal (336.000 Kg/día), es decir, que la cantidad de molinos es la indicada. 4.6.2. Índice de Molienda por pasaje. Molienda 1 Vs. Molienda 3 El índice de molienda global, como ya se mencionó, no toma en cuenta la distribución de longitudes a lo largo de los distintos pasajes. Por esta razón, es necesario calcular los índices de molienda para cada pasaje por separado. Con estos índices se puede saber si es correcta la distribución de longitudes en los diferentes pasajes. Los resultados se presentan para dos situaciones: a) en el caso de mínimo rendimiento de los molinos (peor caso) y b) en el caso de máximo rendimiento de los molinos (mejor caso). El caso que se debe tomar en cuenta para analizar las los índices es el de mínimo rendimiento 45 de los molinos, pues existe una mayor exigencia de los molinos debido a que en cada pasaje se produce una mayor cantidad de rechazo de material (harina no terminada, con granulometría no deseada), el cual tiene que ser molido en los pasajes subsiguientes, necesitándose una mayor longitud para la molida. A medida que el índice de molienda es más alto, el pasaje está en mayor capacidad de manejar una cierta cantidad de flujo de material. Mientras el material a manejar aumenta, el índice de molienda desciende. En las tablas 4.9, 4.11, 4.13 y 4.15, se presentan los resultados de los índices de molienda para cada pasaje en las diferentes moliendas en el peor y en el mejor caso. En las tablas 4.10, 4.12, 4.14 y 4.16 se especifican las cantidades de material que entra a cada pasaje de las diferentes moliendas y la cantidad de harina terminada producida en cada uno, considerando el peor y el mejor caso. 4.6.2.1. Mínimo rendimiento de los molinos (Peor Caso) En el peor caso, la producción de harina terminada por pasaje es la siguiente: B1=15%, B2=25%, B3=35%, B4=45% y B5=55% Molienda 1 Tabla 4.9 Índices de molienda por pasaje en la Molienda 1 en el caso de mínimo rendimiento de los molinos Parámetros B1 B2 B3 B4 Longitud de la molienda [mm] 10.000 10.000 5.000 5.000 Producción esperada del pasaje [Kg/24h] 50.400 71.400 74.970 139.230 Índice de Molienda [mm/100Kg/24h] 19,84 14,01 6,67 3,59 Tabla 4.10 Cantidades de harina terminada producida en la Molienda 1 por cada pasaje en un caso de mínimo rendimiento de los molinos H.T. Entrada % Molido Pasajes (Kg/día) (Kg/día) 336.000 50.400 15% B1 285.600 71.400 25% B2 214.200 74.970 35% B3 309.400 139.230 45% B4 46 Molienda 3 Tabla 4.11 Índices de molienda por pasaje en la Molienda 3 en el caso de mínimo rendimiento de los molinos Parámetros Longitud de la molienda [mm] Producción esperada del pasaje [Kg/24h] Índice de Molienda [mm/100Kg/24h] B1 12.500 63.000 19,84 B2 12.500 89.250 14,01 B3 5.000 93.713 5,34 B4 5.000 104.080 4,80 B5 2.500 69.962 3,57 Tabla 4.12 Cantidades de harina terminada producida en la Molienda 3 por cada pasaje en un caso de mínimo rendimiento de los molinos Entrada H.T. Pasajes % Molido (Kg/día) (Kg/día) 420.000 63.000 15% B1 357.000 89.250 25% B2 267.750 93.713 35% B3 231.289 104.080 45% B4 127.209 69.962 55% B5 En las tablas 4.9 y 4.11 se observa que el mínimo índice de los pasajes de la Molienda 1 (pasaje B4) es superior al valor mínimo de la Molienda 3 (pasaje B5). El pasaje más crítico en ambas moliendas es el último, B4 en la Molienda 1 y B5 en la Molienda 3. El índice de éstos pasajes es 3,59 y 3,57 mm/100Kg/24h respectivamente. La diferencia es mínima y además, teniendo en cuenta que la molienda 3 no presenta ningún problema en este pasaje, se puede decir que en la Molienda 1 no habría inconveniente con lo que respecta a longitudes de molienda de acuerdo al material que debería manejar cada pasaje (tablas 4.10 y 4.12). Con esto se puede concluir que la cantidad de molinos por pasajes es adecuada. El caso de máximo rendimiento de los molinos mostrado a continuación se presenta de manera referencial y comparativa. 4.6.2.2. Máximo rendimiento de los molinos (Mejor caso) En el mejor caso, la producción de harina terminada por pasaje es la siguiente: B1=25%, B2=35%, B3=45%, B4=55% y B5=65% 47 Molienda 1 Tabla 4.13 Índices de molienda por pasaje en la Molienda 1 en el caso de máximo rendimiento de los molinos Parámetros B1 B2 B3 B4 Longitud de la molienda [mm] 10.000 10.000 5.000 5.000 Producción esperada del pasaje [Kg/24h] 84.000 88.200 73.710 90.090 Índice de Molienda [mm/100Kg/24h] 11,90 11,34 6,78 5,55 Tabla 4.14 Cantidades de harina terminada producida en la Molienda 1 por cada pasaje en un caso de máximo rendimiento de los molinos Pasajes B1 B2 B3 B4 Entrada (Kg/día) 336.000 252.000 163.800 163.800 H.T. (Kg/día) 84.000 88.200 73.710 90.090 % Molido 25% 35% 45% 55% Molienda 3 Tabla 4.15 Índices de molienda por pasaje en la Molienda 3 en el caso de máximo rendimiento de los molinos Parámetros B1 B2 B3 B4 B5 Longitud de la molienda [mm] 12.500 12.500 5.000 5.000 2.500 Producción esperada del pasaje [Kg/24h] 105.000 110.250 92.138 73.516 39.097 Índice de Molienda [mm/100Kg/24h] 11,9 11,34 5,43 6,80 6,39 Tabla 4.16 Cantidades de harina terminada producida en la Molienda 3 por cada pasaje en un caso de máximo rendimiento de los molinos Entrada H.T. Pasajes % Molido (Kg/día) (Kg/día) 420.000 105.000 25% B1 315.000 110.250 35% B2 204.750 92.138 45% B3 133.665 73.516 55% B4 60.149 39.097 65% B5 48 4.6.3. Superficie Específica de Cernido. Molienda 1 Vs. Molienda 3 La superficie específica de cernido es un índice que indica que tan buena es el área de cernido para manejar el flujo de material deseado. En la tabla 4.17 se presentan los resultados de los índices de cernido o superficie específica de cernido de ambas moliendas. Igualmente se muestra la figura 4.8, la cual es un esquema de las mallas utilizadas en los cernedores de las moliendas, indicando todas sus dimensiones. Tabla 4.17 Índices de cernido en las Moliendas 1 Parámetros Número Total de Mallas Área Total Malla (m^2) Área Total Cernido (m^2) Capacidad Total (Kg/24h) Sup. Específica Cernido (m^2/100Kg/24h) 18 Molienda 1 Molienda 3 280 396 0,2044 0,2044 57,23 80,94 336.000 420.000 0,017 0,019 18 350 620 Figura 4.8 Esquema de malla utilizada en los cernedores de la molienda Se puede observar que la superficie específica de cernido de ambas moliendas es prácticamente el mismo, por lo que se considera que no debería existir ningún problema con el área de cernido dispuesta en la Molienda 1, es decir, la cantidad de cernedores y mallas existentes actualmente es suficiente para manejar el flujo nominal de la molienda. 4.7. Cernido de material Para analizar el proceso de cernido en la molienda, primero se realizó una granulometría del material de rechazo en todas las compuertas de los cernedores para poder medir la cantidad de harina terminada que llegaba a reproceso. En la figura 4.9 se muestra el resultado de este primer análisis realizado. 49 Compuerta % Harina terminada en rechazo de los sifters B4-4 B4-3 B4-2 B4-1 B3-4 B3-3 B3-2 B3-1 B2-4 Derecho B2-4 Medio B2-4 Izquierdo B2-3 Derecho B2-3 Medio B2-3 Izquierdo B2-2 Derecho B2-2 Medio B2-2 Izquierdo B2-1 Derecho B2-1 Medio B2-1 Izquierdo 0 5 10 15 20 25 30 35 % H.T. Figura 4.9 Porcentaje de harina terminada en material de rechazo en los cernedores de la Molienda 1 De acuerdo a la figura 4.9, se identificaron las compuertas más críticas (con mayor porcentaje de harina terminada) y se procedió a abrirlas y revisar malla por malla para observar los problemas existentes. En la tabla 4.18 y en la figura 4.10 se registran y muestran los problemas encontrados en los pasajes de los cernedores estudiados. Tabla 4.18 Problemas encontrados en mallas de compuertas críticas de la Molienda 1 Problema Presentado Limpiador de malla trancado B2-2 Izq X Limpiador de malla roto X Limpiadores mismo compartimiento X Malla sin Limpiador X Compuerta B3-4 B4-3 X X B4-4 X X X X Limpiador de bandeja partido Bandeja sin Limpiador X X X Malla Tapada X X X Separadores Sueltos X X 50 Malla tapada Separador suelto Limpiadores en mismo compartimiento Limpiadores trancados Limpiadores rotos Figura 4.10 Problemas encontrados en mallas de cernido de Molienda 1 Una vez reparadas y reemplazadas las mallas en mal estado, se arrancó la molienda e inmediatamente se comenzó a tener problemas con la granulometría de la harina terminada (harina demasiado gruesa). Por esta razón, se decidió cambiar el esquema de las mallas en los cernedores quitando una malla No 40 y reemplazándola por una malla No 44 en todas las compuertas de los cernedores de la molienda. Este nuevo esquema de mallas es mostrado en la tabla 4.19. Tabla 4.19 Nuevo esquema de mallas en los cernedores de las Molienda 1 Cernidores 123, 121, 126 Cernidor 118 Cernidor 112 Puerta 1 Puerta 2 Puerta 3 Puerta 4 4 x 18 4 x 18 4 x 18 4 x 18 6 x 40 6 x 40 6 x 40 6 x 40 4 x 44 4 x 44 4 x 44 4 x 44 Puerta 1 Puerta 2 Puerta 3 Puerta 4 4 x 20 4 x 20 4 x 20 4 x 20 7 x 40 7 x 40 7 x 40 7 x 40 3 x 44 3 x 44 3 x 44 3 x 44 Puerta 1 Puerta 2 Puerta 3 Puerta 4 4 x 24 4 x 24 4 x 24 4 x 24 7 x 40 7 x 40 7 x 40 7 x 40 3 x 44 3 x 44 3 x 44 3 x 44 Finalmente, luego de realizar la limpieza de mallas y el cambio de esquema de las mismas, se procedió a realizar un nuevo analisis de granulometría del material de rechazo de todas las compuertas de los cernedores. Este estudio es mostrado a continuación en la figura 4.11. 51 Compuerta % Harina terminada en rechazo de los cernidores B4-4 B4-3 B4-2 B4-1 B3-4 B3-3 B3-2 B3-1 B2-4 Derecho B2-4 Medio B2-4 Izquierdo B2-3 Derecho B2-3 Medio B2-3 Izquierdo B2-2 Derecho B2-2 Medio B2-2 Izquierdo B2-1 Derecho B2-1 Medio B2-1 Izquierdo 0 5 10 15 20 25 30 % H.T. Figura 4.11 Porcentaje de harina terminada en material de rechazo en los cernedores de la Molienda 1 luego de hacer mantenimiento y cambiar esquema de mallas 4.8. Estriado de cilindros Al momento de estriar los cilindros, el personal de taller de maquinado mantiene el mismo número de estrías, independientemente del diámetro de cilindro que se tenga, lo que hace variar el paso del mismo. Por ejemplo, en la molienda los diámetros de cilindros que se manejan son entre 250mm (cilindros nuevos) y 235mm. Entonces, no es lo mismo tener 900 estrías para un cilindro de 250mm que para un uno que 235mm. Obviamente el paso de las estrías varía. En el primer caso, el paso es 11,46 estrías/cm, mientras que en el segundo caso, el paso aumenta a 12,2 estrías/cm, por lo que se tiene casi una estría más por cm. Este exceso de estrías en el cilindro, hace que el molino sea incapaz de manejar la misma cantidad de material que se manejaba con un número menor de estrías. Además, al variar el paso, las condiciones del pasaje de molienda cambian. Por lo cual, se debe mantener el paso de estrías de cada pasaje y no su número. A continuación se presentan los factores que afectan al estriado de cilindros. En la tabla 4.20 se presentan los pasos recomendados para el estriado de cilindros en una molienda de cuatro pasajes. Además se muestra el número de estrías que debería tener un cilindro en cada pasaje para un diámetro de 250mm (cilindro nuevo) 52 Tabla 4.20 Paso y número de estrías de los cilindros nuevos para los diferentes pasajes de la molienda Pasaje Paso (Estrías/cm) N° Estrías Recomendado (Cil Ø 250mm) N° Estrías Actual (Cil Ø 250mm) B1 6 475 (471,25) 475 B2 8 650 (628,32) 625 B3 9 725 (706,86) 750 B4 11 900 (863.94) 900 En la tabla 4.21 se compara el procedimiento actual de estriado de cilindros (manteniendo el número de estrías) con el procedimiento de estriado recomendado (manteniendo el paso de estrías) cuando se estría un cilindro con el mínimo diámetro permitido (235mm) Tabla 4.21 Paso y número de estrías de los cilindros en diámetro mínimo para los diferentes pasajes de la molienda Recomendado (Manteniendo el paso) Pasaje Actual (Manteniendo el N° de estrías) N° Estrías (Cil Ø235mm) Paso (Estrías/cm) N° Estrías (Cil Ø235mm) Paso (Estrías/cm) B1 450 (442.9) 6 475 6,4 B2 600 (590,6) 8 625 8,5 B3 675 (664,4) 9 750 10,2 B4 850 (812,1) 11 900 12,2 A continuación se presentan las tablas 4.22 y 4.23 en donde se muestran, para cada pasaje, las estrías recomendadas al momento del estriado para cilindros de diferentes diámetros. Estas tablas pueden servir de guía para el personal del taller de mecanizado al momento de realizar el estriado. Para estriar un cilindro con un cierto número de estrías, existe un juego de piñones recomendado por el fabricante de la estriadora. En las tablas suministradas por el fabricante, se encuentran los juegos de piñones a utilizar solo para una cierta cantidad de estrías, por lo que las estrías recomendadas en las tablas mostradas vienen restringidas por estos valores. 53 Tabla 4.22 Número de estrías recomendado para diferentes diámetros de cilindros de los pasajes B1 y B2 Cilindros B1 Diámetro del Cilindro (mm) Estrías Recomendadas 250 249 Cilindros B2 Paso (Estrías/cm) Estrías Recomendadas Paso (Estrías/cm) 475 6.05 650 8.28 475 6.07 650 8.31 248 475 6.10 625 8.02 247 475 6.12 625 8.05 246 475 6.15 625 8.09 245 475 6.17 625 8.12 244 475 6.20 625 8.15 243 475 6.22 625 8.19 242 475 6.25 625 8.22 241 475 6.27 625 8.25 240 475 6.30 625 8.29 239 475 6.33 625 8.32 238 450 6.03 600 8.02 237 450 6.04 600 8.06 236 450 6.07 600 8.09 235 450 6.10 600 8.13 Tabla 4.23 Número de estrías recomendado para diferentes diámetros de cilindros de los pasajes B3 y B4 Cilindros B3 Diámetro del Cilindro (mm) Estrías Recomendadas 250 249 Cilindros B4 Paso (Estrías/cm) Estrías Recomendadas Paso (Estrías/cm) 750 9.55 900 11.46 750 9.59 900 11.51 248 750 9.63 900 11.55 247 700 9.02 900 11.60 246 700 9.06 850 11.00 245 700 9.09 850 11.04 244 700 9.13 850 11.09 243 700 9.17 850 11.13 242 700 9.21 850 11.18 241 700 9.25 850 11.23 240 700 9.28 850 11.27 239 700 9.32 850 11.32 238 675 9.03 850 11.37 237 675 9.07 850 11.42 236 675 9.10 850 11.46 235 675 9.14 850 11.51 54 4.9. Admisión y alimentación de material a los molinos En la Molienda 1 se encontraron varias configuraciones en lo que respecta a las admisiones de harina a los vasos de los molinos (Ver figura 4.12). Esta entrada va a ser determinante en la distribución del material a lo largo del molino. Una mala distribución puede ocasionar dos problemas claves como descalibración y quemado de los cilindros estriados. En los molinos se debe procurar que la admisión sea única, vertical y centrada (Configuración 3 en figura 4.12). De esta manera se garantiza una repartición uniforme y continua a lo largo de todo el cilindro. En la configuración 1, el material entra inclinado, provocando que el material únicamente se distribuya hacia un lado del molino, mientras que el otro queda en vacío o sin carga. En la configuración 2, existen dos entradas de material (cada una con un material distinto). De esta forma, la carga en los cilindros va a ser desigual, generándose el mayor esfuerzo del lado del material más duro o más abundante. En ocasiones, existen combinaciones entre las distintas configuraciones En la figura 4.13 se muestran distintas vistas de las admisiones de material a los molinos B3 y B4 de la Molienda1. Configuración 1 (a) Configuración 2 (b) Configuración 3 (c) Figura 4.12 Esquema de diferentes entradas de material a los vasos de los molinos de Molienda 1 55 Molino B4-1,2 (Izquierda) Molino B4-3,4 (Derecha) Del fondo hacia el frente: Molino B3-1,2, Molino B3-3,4 Molino B4-1,2, Molino B4-3,4 Molino B4-1,2 Figura 4.13 Entrada de material a los vasos de los molinos B3 y B4 de la Molienda 1 Al revisar los cilindros alimentadores de los molinos de Molienda 1, se observó que los instalados en los molinos B1-1 y B1-2 se encuentran completamente lisos, a diferencia de los instalados en los otros molinos de la molienda, los cuales poseen una estría gruesa. Con una estría gruesa se puede arrastrar con facilidad el material, en cambio, si se tiene una estría totalmente lisa como la encontrada en los molinos B1-1 y B1-2, el material cae prácticamente por gravedad y empuje. Esto dificulta la adecuada distribución del material a través del molino. En la figura 4.14 se muestra el estado actual de los alimentadores de los molinos afectados (B1-1 y B1-2), comparándose con los que se encuentran en los demás molinos de la molienda. Alimentador Molinos B1-1 y B1-2 Alimentador Molinos B1-3 y B1-4 Figura 4.14 Alimentadores de molinos MDDL en Molienda 1 Durante los procedimientos de limpieza (mantenimiento sanitario) a la sección de molienda, se revisaron los compartimientos anteriores al alimentador, encontrándose una gran 56 cantidad de materiales sólidos como tornillos, trozos de metal, harina compactada, limpiadores de mallas de cernido, resortes, entre otras cosas. Esto puede llevar consigo ciertas consecuencias como daño a los alimentadores y distribuidores, obstrucción para el pase de material hacia el molino, entre otras. En la figura 4.15 se muestran algunos de estos objetos encontrados y las consecuencias producidas. (a) (b) Figura 4.15 Problema de sólidos encontrados en compartimientos de alimentación de los molinos y consecuencias generadas 4.10. Cilindros estriados quemados Un problema frecuente que se encontró en la molienda fue el de quemaduras en los cilindros. En muchas ocasiones, el personal operario incrementa el ajuste de los cilindros estriados (los acerca más) para que estos muelan una mayor cantidad de material. Pero a veces acercan demasiado los cilindros y se produce un rozamiento entre los mismos, generando un incremento considerable de la temperatura y finalizando con quemaduras en las caras de los cilindros. En otros casos, la molienda se queda sin carga, pero los molinos se quedan funcionando en vacío, lo que es una situación poco favorable para los molinos. Esta situación, añadida al problema de ajuste de los molinos y al exceso de estrías, es una combinación totalmente desfavorable para los equipos, acelerando el desgaste y produciendo quemaduras de los cilindros. El hecho que existan cilindros quemados, produce automáticamente un bajo rendimiento del molido del material, por lo que se genera una mayor cantidad de rechazo en las etapas subsiguientes. 57 Este problema se presentó mayormente en los cilindros de los pasajes B3 y B4. En la figura 4.16, se muestra este problema y el estado en el que pueden quedan los cilindros luego de un daño severo. (a) (b) Figura 4.16 Cilindros quemados en la Molienda 1 4.11. Rebose de material en molinos B3 y B4 (exceso de rechazo) En la molienda se presenta un problema de rebose de los sinfines que van hacia los pasajes B3 y B4. Actualmente existe un sensor en la tapa de rebose que cuando es accionado, se pasa una señal hacia los molinos B1 para detener su alimentación, es decir, se para la entrada de material a la molienda entera. Pero esto realmente no resuelve el problema, ya que aunque se detenga la alimentación a la molienda, todavía queda material en las líneas, el cual continúa rebosándose hasta que las mismas se vacían. Este problema de rebose en muchas ocasiones hace que las correas de los molinos se salgan debido a que el material cae sobre ellas. Además gran cantidad de harina cae sobre el piso, generándose pérdidas de material así como de tiempo del personal de limpieza. En la figura 4.17 se muestra un esquema del problema de rebose actual y una mejora propuesta, la cual consiste en colocar visores con sensores de nivel en la tubería de entrada a los molinos de modo que cuando se active la señal, se paren igualmente la alimentación a los molinos B1, pero se asegura que no va a existir rebose. 58 Problema Rebose Tapa de rebose Solución Propuesta Sensor de nivel Visor Visor Sensor de nivel (a) (b) Figura 4.17 Problema de rebose en sinfines de pasajes B3 y B4 y solución propuesta 4.12. Filtro de mangas El filtro de mangas es una pieza fundamental en el sistema de aspiración de aire. Como sistema de limpieza de las mangas, el filtro posee una serie de válvulas de disparo accionadas por aire comprimido, las cuales siguen una cierta secuencia (por filas) hasta completar todas las filas de mangas. Respecto a esta secuencia de disparos, se observó que la establecida actualmente no es la más efectiva, por lo que se propone una nueva secuencia. Actualmente se tiene una secuencia lineal (1,2,3,…). Cuando la fila 1 es sacudida por el disparo de aire, el lado izquierdo de la fila 2 es medianamente limpiado. A continuación, cuando se sacude la fila 2, ésta debería afectar de cierta manera al lado derecho de la fila 1 y al izquierdo de la fila 3, pero como la fila 1 acaba de ser limpiada, únicamente el disparo afectará a la fila 3. Entonces, a medida que se siga la secuencia, la fila de mangas del lado izquierdo siempre va a estar limpia, por lo que a la hora de hacerse el disparo de aire, únicamente va a afectarse a sí misma y a la fila de mangas que se encuentra del lado derecho. Si se sigue la secuencia propuesta (1,3,5,..), la limpieza sería mucho más efectiva, porque cada disparo se está aprovechando para limpiar la fila de mallas que le corresponde limpieza además de las colocadas a la derecha e izquierda de la misma, manteniéndose siempre una mayor superficie de mangas limpias. En la figura 4.18, se puede observar un esquema de las filas de mangas que componen al filtro de mangas, así como las secuencias de disparo de las válvulas actual y propuesta. 59 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Secuencia “actual” de disparos: 1 – 2 – 3 – 4 – 5 – 6 – 9 – 7 – 10 – 11 – 12 – 13 – 8 Secuencia “sugerida” de disparos: 1 – 3 – 5 – 7 – 9 – 11 – 13 – 2 – 4 – 6 – 8 – 10 – 12 Figura 4.18 Esquema de mangas y secuencias de disparo de válvulas del filtro de mangas de la molienda CAPITULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1. Conclusiones • La sección de Molienda 1 no requiere de modificaciones mayores o montaje de nuevos equipos para producir su capacidad nominal (336.000 Kg/día) • La mayoría de las paradas ocurridas en la Molienda 1 (casi el 90%) son por causas que no dependen directamente de la propia sección de molienda sino que provienen de la sección de laminación (Bajo inventario de hojuela y problemas de humedad y granulometría en la hojuela) • La humedad de la hojuela a la entrada a la molienda debe ser máximo 11,0%. De esta forma se garantiza que en la molienda se pueda cumplir con la producción nominal. • Asegurando un buen control sobre la humedad de la hojuela y la granulometría de la misma (premolienda), se resolvería en gran manera el problema de rendimiento existente en la molienda • Los problemas del transporte neumático negativo se deben principalmente a las deficiencias en la succión de aire y a la distribución de flujos de aire a través de las diferentes tuberías de transporte. • El alto rechazo de material en la molienda se debe principalmente a tres causas: problemas en la hojuela (humedad y granulometría), fallas en el mantenimiento de cernedores y problemas en el estriado de los cilindros. • El problema de quemado de los cilindros se debe a distintas causas como: fallas de operación, problemas en el estriado de los cilindros y distribución desigual del material en el molino. • Existen problemas de operación por parte del personal y deficiencias en procedimientos de trabajo. 61 5.2. Recomendaciones 1. La humedad de la hojuela a la entrada a la molienda debe encontrarse por debajo de 11,0%. De esta forma se garantiza que en la molienda se pueda cumplir con la producción para la cual está diseñada. 2. Asegurarse que el porcentaje de harina terminada a la salida de la premolienda se encuentre entre 6-10%. Realizar al menos una granulometría de la hojuela que sale de la premolienda en el turno. 3. Realizar el cambio de las succiones de aire del sistema de transporte neumático negativo (tanto a la salida de los molinos como de las tararas). Colocar cachimbos iguales a los de molienda 2 y 3. 4. Regular las velocidades de aspiración del sistema de transporte neumático negativo. 5. Cambiar el primer codo del transporte neumático negativo a la salida de los molinos B4. Actualmente tiene un diámetro aproximado de 600mm. El diámetro mínimo recomendado es de 800mm. 6. Realizar el mantenimiento sanitario de los cernedores de la molienda 1 cada 250 horas (Al igual que en la molienda 3). Actualmente este mantenimiento se realiza cada 1000 horas. 7. Siempre mantener un buen stock de mallas de repuesto de los cernedores. 8. Mantener el paso de las estrías de los cilindros de los diferentes pasajes cuando se realicen los estriados. 9. Colocar un entrada única a los vasos de los molinos y asegurar que esta entrada sea lo menos inclinada posible para asegurar que la distribución de material en el molino sea uniforme. 10. Colocar cilindros estriados alimentadores de estría gruesa en los molinos B1-1 y B1-2. 11. Cuando se realice la limpieza de la molienda, asegurarse que no quede ningún sólido (harina compactada, pedazos de metal, tornillos, etc.) en el compartimiento anterior a los rodillos de alimentación de los molinos. 12. Mejoras Sistema de Control por Computador de Molienda 1 y 3: - Eliminar del cuadro de alarma el alto nivel de la báscula ya que es una condición normal del proceso de las moliendas (Molienda 1 y 3) - Independizar la selección de los silos de hojuelas de flakes de la vía # 7 (Molienda 1) 62 - El alto nivel de la báscula debe de parar solamente el silo de flakes seleccionado sin embargo también esta parando la esclusa (Molienda 1) - Independizar vía # 3 “filtro de mangas” que el operador la arranque cuando el decida (Molienda 1) - El cambio de válvula hacia los humidificadores debe ser de forma automática y los operadores las están realizando de forma manual cuando trabajan con el humidificador 2 y 3 (se suben en los tanques para realizar los cambios en la válvula) (Molienda 1) - Indicar con una alarma audible el arranque de cada vía (Molienda 1) 13. Cuando se realice una parada de la molienda, dejar los sinfines funcionando un tiempo para garantizar que se vacíen las tuberías de material (5-10 minutos aprox.). Si los sinfines se apagan al mismo tiempo que los otros equipos, éstos van a quedar llenos de material, y a la hora de arrancar, se pueden presentar dificultades como reboses, obstrucciones y un mayor esfuerzo por parte del motor para mover la carga. 14. Colocar sensores de nivel en las tuberías de entrada a los vasos de los molinos B3 y B4 para evitar reboses en los sinfines. 15. Cambiar la secuencia de disparo de las válvulas del filtro de mangas. Se propone que las válvulas disparen de forma intercalada: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 2, 4, 6, 8, 10, 12. Actualmente la secuencia es 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 7, 10, 11, 12, 13, 8. 16. Dar un curso a “todos” los operadores donde se refuercen los siguientes puntos: - Principios de funcionamiento de los equipos que intervienen en el proceso de la molienda - Correcta operación de los equipos - Procedimientos de arranque y parada de los equipos y sistemas - Inspección de equipos y reporte de fallas 17. Una vez iniciado el turno, el operador debe hacer un recorrido completo por la sección de molienda chequeando el correcto funcionamiento de los equipos y sistemas (regulación de las cortinas de material en los molinos, calibración de los cilindros estriados, funcionamiento sistema de transporte neumático, calibración de tararas, válvulas de disparo del filtro de mangas, etc.), reportando cualquier desperfecto. 63 18. El operador y/o supervisor “debe” notificar al personal de los turnos siguientes cualquier desperfecto, problema o cambio que se haya presentado en la molienda durante el turno. 19. Reportar con detalle todos y cada uno de los cambios realizados en las maquinarias de la molienda durante el turno. 20. Durante los mantenimientos mecánicos realizados en la molienda, revisar y reparar fugas en accesorios de aire comprimido de los molinos. 21. Realizar un registro de humedades de la hojuela que entra a la molienda y registrarlo en el sistema (por lo menos 2 veces por turno) 22. Realizar granulometrías de cada pasaje por lo menos una vez al día. 23. Colocar algún recubrimiento anti-resbalante en el primer piso de la sección de molienda ya que actualmente es sumamente resbaloso cuando hay material regado en el piso y puede atentar contra la seguridad del personal que labora en esa área. REFERNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Pestaña de Martínez, Pilar. (2001). “Estadística. Conceptos básicos, terminología y metodología de la estadística descriptiva”, Colección Minerva, Caracas. 2. Buhler S.A. (S/F) “Manual de Báscula tubular para pesaje electrónico de peso real MWBL-EE TUBEX. Modelo 66147-S”, Uzwil, Suiza. 3. Buhler S.A. (S/F) “Manual de Molino de ocho cilindros MDDL Airtronic. Modelo 65520-S”, Uzwil, Suiza. 4. Buhler S.A. (S/F) “Manual de Molino de cuatro cilindros MDDB. Modelo 65395Sp”, Uzwil, Suiza. 5. Buhler S.A. (S/F) “Instrucciones de servicio de Tarara de aire de circulación MVSQ. Modelo 66226-es”, Uzwil, Suiza. 6. Contreras, Ángel. (2005) “Modelo de aplicación del MCC Midrex II a partir del análisis de criticidad de sus sistemas en SAP”, Trabajo Especial de Grado, Universidad Simón Bolívar, Caracas. 7. Martin Sprocket & Gear, Inc. (2001) “Catalog 2001”, Arlington, Texas. 8. Universidad Panamericana del Puerto. (2005) “Curso de Tecnología Molinera Aplicada. Módulo VI” . Programa de Formación Especializada, Puerto Cabello 9. Universidad Panamericana del Puerto. (2005) “Curso de Tecnología Molinera Aplicada. Módulo VIII” . Programa de Formación Especializada, Puerto Cabello Paginas Internet http://www.engineeringtoolbox.com http://www.erpt.org http://www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/eco/diagramapareto.htm ANEXOS A-1. Proceso de la molienda Hojuela #18 #20 #24 #40 #40 #40 #44 #44 #44 H.T. H.T. H.T. 8 x B1 4 x B4 4 x B3 8 x B2 Extraíble Extraíble Extraíble A-2. Configuración de molinos en la Molienda 1 Molinos B1-B2 Molinos B3 Molinos B4 B2 -4 B4 2 (M138) B2 -2 (M139) B4 B2-2 (M141) B3-4 B2-2 (M144) B3-2 B2 -3 B4 2 (M137) B2 -1 B4 2 (M140) B2-2 (M142) B3-3 B2-2 (M143) B3-1 B2-4 (M146) B2 -3 (M148) B1-4 B1 -4 (M154) B1 -3 (M156) B1-4 B1 -4 (M155) B1 -3 (M157) B2-4 (M147) B2 -3 (M149) B2-2 (M150) B2 -1 (M153) B1-2 B1 -2 (M158) B1 -1 (M161) B1-2 B1 -2 (M159) B1 -1 (M160) B2-2 (M151) B2 -1 (M152) 66 A-3. Salidas de material de los molinos hacia el sistema de transporte neumático B4-3 B4-1 B3-2 (M144) B3-3 (M142) B3-1 (M143) B3-3 B3-1 B2-3 Izq B2-3 Med B2-3 Der B2-4 Izq B2-2 (M150) B2-1 (M153) B1-2 (M158) B1-1 (M161) B1-2 (M159) B1-1 (M160) B2-2 (M151) B2-1 (M152) B2-1 Izq B4-3 (M137) B4-1 (M140) B3-2 B3-4 (M141) B2-3 (M149) B2-1 Med B4-2 (M139) B2-4 (M147) B2-1 Der B4-4 (M138) B1-3 (M157) B2-2 Izq B3-4 B1-4 (M155) B2-2 Der B4-2 B1-3 (M156) B2-4 Med Molinos B4 B4-4 B1-4 (M154) B2-4 Der Molinos B3 B2-3 (M148) B2-2 Med Molinos B1-B2 B2-4 (M146) A-4. Configuración de cernedores en la Molienda 1 Pared B4-4 B4-3 B4-2 B4-1 M-112 B3-4 B3-3 B3-2 B3-1 M-118 B2-2 Izq B2-2 Med B2-4 Med B2-2 Der B2-1 Der B2-1 Med B2-1 Izq B2-4 Der M-126 M-121 B2-4 Izq B2-3 Der B2-3 Med B2-3 Izq M-123 67 A-5. Ruta del material y equipos utilizados durante la prueba realizada de Humedad de hojuela Vs. Producción de molienda Endosp. Endosp. Bin Premojo Cocina Vertical Vapor Agua Laminadores 5, 6, 7, 8 y 10 Secadora 1351, 473, 474 Enfriadora 21 y 56 Premolienda Vapor Silo 26 Silo 27 Molienda 3