Primeras paginas de la tesis



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4.2.Propuestas y análisis de ideas para el nuevo sistema.

Antes de entrar a lo que son las propuestas para el nuevo sistema, se hará un breve resumen de los pasos que se han seguidos para llegar hasta este punto, de acuerdo a las etapas que sugiere el método de la Rápida Reingeniería en el capítulo anterior.


En la 1er etapa se expuso el problema y se definió las metas a las que se debía llegar, teniendo en cuenta cada uno de los enfoques recomendados.
La 2da etapa consistió básicamente en conseguir información de sistemas ya probados, es decir, una breve e intensa auto- capacitación para identificar las fortalezas y debilidades en cuanto a la tecnología a aplicarse, lo cual será mencionado posteriormente.
En la 3er y 4ta etapa se propusieron ya varios bosquejos como parte de la visión alcanzada, involucrando una variedad interesante de opciones, los cuales se analizó en detalle para alcanzar finalmente la selección de la solución. En los siguientes puntos se presentan las ideas más sobresalientes referentes al sistema completo, debido a que esta parte es el corazón del mismo; el resto del sistema es prácticamente el mismo. Se proponen los bosquejos de las opciones, así como el análisis de ventajas y desventajas.
4.2.1.Opción 1.

La idea fue desarrollada por la firma FMC Corp. Tiene la forma de un cono invertido, lleno de agua, la cual es bombeada desde el fondo para provocar un poco de turbulencia y permitir que se separe adecuadamente, el material que se alimenta.


El cono, tiene en la parte superior un canal para la alimentación de la materia prima, además de un canal para el rebose del agua la cual ira arrastrando la piedra que flota, la piedra que no flota ira al fondo. Esta última es extraída del fondo por un elevador de cangilones y poder contar de esta forma con un proceso continuo. En el bosquejo (Fig. 2.1) se puede apreciar las partes principales de esta idea.


Figura 2.1 Opción 1


4.2.2.Opción 2.

Esta opción desarrollada por el Estado de Minas Alemán y distribuida por la compañía Roberts & Schaefer Co., con una capacidad de 360 Tph aproximadamente, consiste en un gran recipiente de forma irregular dentro del cual hay unas cadenas con paletas para sacar la piedra que se encuentra al fondo del tanque y la piedra que esta flotando, estas cadenas se encuentran una parte sumergida y otra parte fuera del agua.


Como se ve en el bosquejo (Fig.2.2), existe una alimentación del material que va a ser separado; al entrar el material de alimentación, una parte del material cae al fondo del recipiente (la piedra más pesada), esta piedra es sacada del fondo con las paletas que se sumergen en el fondo hasta la descarga; la piedra que flota es llevada hasta una placa en donde se asegura que no regrese al agua nuevamente, para luego ser desalojada y llevada hacia la siguiente etapa.


Figura 2.2 Opción 2

4.2.3.Opción 3.

Aquí el elemento principal del equipo es un tornillo de los que se utiliza para el lavado de agregados. El tornillo es inclinado, sellado completamente de manera que no pueda escapar el agua, este se llena de agua, quedando una parte seca y otra parte húmeda. En esta parte húmeda es en donde se lleva a cabo la separación por diferencias de densidades. En el bosquejo presentado (Fig.2.3) se aprecian los elementos principales de este equipo. En primer lugar tenemos el tornillo, el cual arrastrara la piedra que se encuentra en el fondo, la parte trasera de la carcaza del tornillo es en donde sé ira acumulando la piedra que flota, para salir por medio del flujo de agua en el tornillo y pasar de esta manera a la siguiente fase del proceso. Existen varios distribuidores de este equipo en EEUU como EIW, GreyStone, Koldberg, etc., con capacidades desde 45 tph hasta 250 Tph.


Figura 2.3 Opción 3.

4.2.4.Opción 4.

Distribuido por Wilmot Engineering Co., esta idea es llamada lavador oscilatorio. Aquí el recipiente de lavado consiste en un medio tanque con un doble fondo, uno seco y un fondo lleno de agua, su elemento principal consiste en unas aletas oscilatorias, las que van arrastrando el material del fondo húmedo hasta el filo del mismo, para caer al fondo seco. Además de esto hay unas barreras que evitan que el material que flota pase a la zona de descarga, las cuales están compuestas de unas aletas con mallas para dejar que pase el agua únicamente. El material que flota es descargado por rebose del nivel de agua arrastrándolo hacia la siguiente etapa, esto se puede ver en la Fig. 2.4




Figura 2.4 Opción 4



4.3.Selección De La Solución Final: Criterios y Matriz De Decisión.

En esta sección presento cada uno de los criterios que se utilizarán para construir la matriz de decisión. Se propone una breve descripción de cada uno de estos criterios, para efectuar su ponderación posteriormente. Luego de tomar una decisión para el inicio del desarrollo de la solución final se detallará el sistema completo, para luego analizar etapa por etapa y finalmente se desarrollará el sistema con cada uno de sus elementos.


4.3.1.Criterio 1: Reducción de costos.

Este es uno de los criterios más importantes desde el punto de vista de la gerencia, debido a que la reducción de costos permite una mejor captación de utilidades y un pronto retorno de la inversión inicial.

El enfoque dado a la reducción de costos es en la inversión inicial, es decir, en la demanda inicial del recurso económico, teniendo en cuenta materiales y equipos en existencia en la empresa los cuales pueden ser rehabilitados para formar parte del nuevo sistema.
4.3.2.Criterio 2: Racionalización de recurso humano.

Esto es parte del primer criterio, planteado a raíz de la gran demanda de personal que requiere el sistema actual (aproximadamente 6 personas), se ha propuesto un máximo de 3 personas que atiendan todas las labores que involucra el proceso.


4.3.3.Criterio 3: Gran Capacidad de Producción.

Debido al la tendencia creciente en la demanda de este producto se plantea una capacidad interesante de producción pensando en el mediano y largo plazo.


4.3.4.Criterio 4: Manejo y Mantenimiento Sencillo.

Esto es parte integral de los diseños planteados en el departamento de proyectos ya que esto permite entre otras cosas tener un sistema confiable, bajar costos de mantenimiento, tiempos muertos, producción continua, etc.


4.3.5.Criterio 5: Apropiado Ecológicamente.

Es conocimiento de todos las nuevas tendencias ecológicas propuestas a nivel mundial, las cuales no se pueden pasar por alto en estos momentos, debiendo tomar en cuenta las diferentes formas de contaminación como los son: Uso y tratamiento de agua, emisión de ruido, polvo, manejo de desechos, orden y limpieza. Estos elementos se vuelven más importantes cuando se habla de un material como lo es la sílice, peligroso para el ser humano en mediana proporción.


El enfoque dado a este punto se basa en la demanda de recursos naturales como lo son: el agua por un lado y por el otro en la producción de finos durante el proceso, ya que esto conllevaría a la posterior emisión de polvo hacia el medio.
4.3.6.Matriz de Decisión.

Para la construcción de la matriz de decisión se ponderaron los criterios descritos anteriormente, seleccionados a partir de las políticas de la compañía. De aquí tenemos la siguiente matriz:




Criterios de Selección

Redcc. de Costos

Racz.

de RRHH

Capc. / Prodcc.

Manejo y Mant. Sencillo

Ecolgc.

Rango

Factor de Peso (Fp)

0.05

0.15

0.35

0.10

0.35

1.00






















Puntaje Final

Opción 1

Calificación 1-10

5

3

4

5

7

5.05

Puntaje = C*Fp

0.25

0.45

1.40

0.50

2.45

Opción 2

Calificación 1-10

3

3

5

7

6

5.15

Puntaje = C*Fp

0.15

0.45

1.75

0.70

2.10

Opción 3

Calificación 1-10

8

4

5

5

6

5.35

Puntaje = C*Fp

0.40

0.60

1.75

0.50

2.10

Opción 4

Calificación 1-10

2

3

3

5

6

4.20

Puntaje = C*Fp

0.10

0.45

1.05

0.50

2.10

Tabla Cuadro de Matriz de Decisión
Se observa en la matriz el puntaje ponderado para cada criterio seleccionado; de las 4 opciones la opción 3 es la que más alto puntaje obtuvo a pesar de tener ciertos puntajes más bajos que el resto, esto se debe a que en la parte de reducción de costos tiene un puntaje alto ya que se ha considerado la rehabilitación de equipos viejos, reduciendo así la inversión inicial. De esta manera la opción 3 será la base para el desarrollo del sistema completo.

Capítulo 3.

5.DESARROLLO Y ANALISIS DETALLADO DE SELECCIÓN DE EQUIPOS PARA SOLUCION FINAL.

Luego del análisis interior se presenta la solución en una forma más detallada junto incluyendo los cálculos para la selección de equipos y verificación de capacidades de los equipos que se recuperaran de otras operaciones de mayor capacidad y que se van a emplear en este proyecto.
Cabe indicar que todo esto se realiza utilizando las tablas y manuales de los equipos y las marcas empleados en la práctica en esta industria, debido a que ya han sido probados en la práctica.

El desarrollo detallado de la solución final está compuesto de 5 partes o etapas:

Descripción general del sistema.

Cálculo y selección de equipo de transportación.

Cálculo y selección de equipo de zarandeo.

Cálculo y selección de equipo de separación.

Calculo y selección de equipo de bombeo y recirculación de agua.

Para cada una de estas se presentará la documentación en el caso de selección y verificación de equipos y planos para el caso del diseño del sistema completo.


5.1.Descripción General del Sistema.

En el plano 01 del apéndice podemos ver el diagrama de flujo del sistema, el cual funciona de la siguiente manera:


El primer paso es la alimentación al sistema, el cual se realiza con una cargadora frontal (1), a través de una rampa a la tolva de alimentación (2), el material es llevado al siguiente paso por medio de una banda transportadora (3).

El material que viene de la tolva de alimentación es descargado en la zaranda de pre-clasificación seca (4) la cual consta de 1 piso. Esto se hace con el fin de que los finos (16) no ingresen a la etapa húmeda. El material retenido del primer piso es el que pasará a la siguiente etapa y el pasante es un desecho.

La etapa de lavado o etapa húmeda, consta de un tornillo (5) lavador, alimentado por el retenido del primer piso de la zaranda de pre-clasificación, aquí interviene el agua para la separación del desecho de la materia prima (15).
El paso final consta de una zaranda escurridora (6) que elimina en cierto grado el agua del producto final.

Una sub etapa del sistema es la de alimentación y tratamiento del agua de lavado y recirculación respectivamente. Consta de un sistema de bombeo y varias piscinas de sedimentación (9, 10, 11) de aguas residuales.

Finalmente se propone para el almacenamiento de producto terminado una losa (14) sobre la cual el material terminara de secarse.
5.2.Cálculo y Selección de Equipos de Transportación.

El sistema de transportación consta de 2 bandas transportadoras (7, 8) una que alimenta y una que saca el producto terminado. La banda transportadora que alimenta, recibe su material de una tolva de 20 m3 (12 Ton), si se considera que la tolva se vacía en 30 min. entonces el flujo de material es de 40 TPH. Esta tolva es parte del inventario de la chatarra que se encuentra en la planta Huayco; esta tolva debe ser adaptada para el nuevo trabajo, la principal modificación es alargar sus soportes para poder alimentar con una cargadora frontal del tipo CAT 950 y colocar un transportador de banda en la descarga de la misma. Para controlar la cantidad de material que se va a depositar en la banda, se instala una compuerta de guillotina (Fig. 3.1).




Figura 3.1 Transportador de Banda con compuerta Regulable


Debido a que ambos transportadores son muy similares en cuanto a ángulo de inclinación, longitud, tipo de material que transportan, etc. se realizará un solo cálculo de selección.

En el gráfico adjunto (Fig. 3.2) se muestra un esquema del transportador con los datos generales para el cual se le realizarán los cálculos.




FIGURA 3.2 Transportador


Para estos valores se muestra además un esquema de variables involucradas (Fig. 3.3).


FIGURA 3.3 Variables Involucradas

graficos-jpg\general1.jpg
En el cálculo para transportadores de banda se deben tomar varios factores importantes como:

- Capacidad del transportador.

- Longitud.

- Tipo de material.

Condiciones de carga.

Ancho de Banda (mm)

Se determina tomando en cuenta el tipo de material y tamaño del material, un material grueso va a reducir la capacidad de la banda. Utilizando la tabla IV siguiente del manual CONVEYOR BELTING indica los valores guías para el ancho de banda.



Tabla Ancho Mínimo de Banda Recomendada B (mm)

En esta tabla el ancho de banda es seleccionado de acuerdo al tamaño del material que se va a transportar, si se toma en cuenta el siguiente valor de entrada: Tamaño de piedra max. 38mm, factor de seguridad 2, da como resultado 76 mm, de esta manera la banda recomendada es de 500mm.


Velocidad de la Banda (m/s)

La velocidad máxima de la banda se determina tomando en cuenta la densidad del material, tamaño del material, altura de caída y ancho de banda. Estos valores se pueden ver en el gráfico anterior de la banda. En la tabla V se ha considerado que el material es de carácter muy abrasivo pero también muy liviano, siendo el valor de velocidad propuesto de 1.25 m/s. De aquí se ha considerado un factor de seguridad pequeño y se toma el valor de 1.2 m/s para la velocidad máxima de la banda, lo cual coincide plenamente con lo utilizado en la practica, resultado de la experiencia.




Tabla Velocidad Máxima de Banda Recomendada v max. (m/s)



Capacidad de la Banda Qt (m3/h)

La capacidad teórica Qt (m3/h) del transportador es calculada de acuerdo a la sección transversal del flujo de carga y la velocidad de la banda V (m/s). El ángulo base es parte de la sección transversal del flujo de carga y la experiencia indica que para la mayoría de los materiales un margen de seguridad satisfactorio es obtenido con =15; en el caso de polvo seco se recomienda =10
La tabla VI mostrada a continuación indica la capacidad teórica Q’t(m3/h) a una velocidad de banda de 1 m/s, 0 de inclinación, y operación continua con alimentación regular uniforme. Se debe tomar en cuenta una operación intermitente y alimentación no uniforme cuando se quiera obtener capacidad de banda, Con el ancho de banda B(mm) y Q’t(m3/h) a 1 m/s como datos, se ingresa a la tabla 4 y se determina la capacidad teórica Qt(m3/s), si tomamos en cuenta que los rodillos son de 20 y que la banda es de 500 mm, entonces de acuerdo a las formulas anteriores: Q’t=60 m3/h para un ángulo de reposo de 10.

i:\007_tesis gels\graficos-jpg\tablacoorr.jpg

Tabla Capacidad Teórica Q' t (m3/h) at v = 1 m/s


En la tabla VII se indica el factor de capacidad para transportadores inclinados.

graficos-jpg\tabla4.jpg

Tabla Factor de Capacidad k (-)


Para el cálculo del factor de corrección, se utiliza el grafico donde se muestra los datos generales de montaje del transportador, siendo el ángulo de inclinación de 18º, obteniendo k=0.85, entonces:

Q’t= Q1/V*k; Q1=V*k*Q’t

Reemplazando los valores obtenidos:

Q1=1.2 m/s * 60 m3/s* 0.85

Q1 = 61.2 Tph.
Potencia Requerida.

La potencia teórica Nn(Kw) necesaria para el transportador se compone de las siguientes variables:

N1 Potencia requerida para mover la banda vacía.

N2 potencia requerida para transportar el material hasta el nivel deseado.

N3 potencia requerida para elevar o bajar el material.

N4 Potencia adicional requerida para encausadores, rascadores, etc.

G Peso de las partes móviles del transportador: banda, rodillos, rodillos de cola y cabeza (kg/m).

f coeficiente de fricción

De esta manera la formula a emplearse es:

Nn = N1 + N2 + N3 + N4, siendo

N1= G(L+l) f *V / 102

N2= Q(L+l)* f / 367

N3= Q *H / 367

Siendo las variables:

L longitud del transportador 15m

l longitud adicional, de la tabla VIII y de acuerdo a la longitud del transportador, la longitud adicional es l = 50m



graficos-jpg\tabla5.jpg

Tabla Longitud adicional (l) y Longitud del Transportador (L)


f coeficiente de fricción de rodillos, mostrado en la tabla IX depende en gran parte de las condiciones de funcionamiento del transportador, para este caso se considera que el transportador funciona en condiciones estándar, obteniendo un valor de f= 0.02. este valor de 0.02 se incrementa bajo ciertas circunstancias como:

gran fricción interna en el material,

- ángulo de rodillos > 30,

- diámetros de rodillo > 108 mm,

- velocidad de banda > 5 m/s,

- temperatura < 20 C y

- baja tensión de banda.




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