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8/10/2019 Presentacin_Horno Basculante Para Fundicin
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Diseo y Clculo de Horno Basculantepara Fusin de Hierro Gris.
Capacidad 500Kg.
Ramiro Edwin Fernndez Fuentes
Proyecto de Grado
Carrera de Ingeniera Mecnica
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Generalidades ...
Antecedentes,Objetivos y Justificacin ...
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Fundamento Terico
Principios del Estudio ...
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Fundamento Terico
Combustin
Aire
Gas Natural
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Fundam
entoTe
rico
Caractersticas de la Combustin
Relacin aire - combustible
Temperatura de ignicin
- 650 750 C
Lmites de inflamabilidad
- lmin = 5,61
- lmax= 22,30
Temperatura terica = 1876 C
Combustin (cont..)
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Fundam
entoTe
rico
Calor disponible
Diagrama de Sankey
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Fundam
entoTe
rico
Calor disponible para un gas natural con
poder calorfico de 1 000 Btu/pie3
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Hornos
Construccin
Cmara de combustin
Materiales de construccin
Fundam
entoTerico
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Quemadores
Funciones
Definiciones comunes
Clasificacin
Precalentamiento del aire
Ventiladores centrfugosFundam
entoTe
rico
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Gestin de Mantenimiento
Anlisis de riesgos
- Consecuencias operacionales
- Consecuencia en la seguridad
- Consecuencia en los costos
Fundam
entoTe
rico
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Gestin de Mantenimiento
Partes crticas
FundamentoTer
ico
CatastrficaFatalModeradaInsignificanteProbab.
Gravedad
Improbable
Remota
Ocasional
Frecuentes
Muy Frecuentes
Aceptable
Inaceptable
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Parmetrosde Diseo
Capacidad,...
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Capacidad Mxima = 500 Kg
Temperatura de Trabajo
PARMETROS DE DISEO
% CarbonoTemperatura del
lquidus CSobrecalentamientosobre el lquidus C
2,52 1 295 160
3,04 1 245 210
3,60 1 175 280
Temperatura adoptada = 1 649 C
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Calor de fusin y recalentamiento
Parmet
rosdeDiseo
Calor sensible Calor sensibleCalor latente
Temperatura de
Ebullicin
Temperatura de
Recalentamiento
Temperatura de
Fusin
T
Q
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Parmet
rosdeDiseo
Q = W * Cp * T
Q = C * W
Calor sensible
Calor latente
Calor til
Q = 2 004 600 KJ
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Relacin aire - combustible
Composicin volumtrica del aire asumida:
21% O2y 79% N2. Por tanto:
ParmetrosdeDi
seo
1 mol O2+ 3,76 mol N2= 4,76 mol aire
Reaccin estequiomtrica del metano (CH4)
CH4+ 2 ( O2+ 3,76 N2) CO2+ 2 H2O + 7,52 N2
CH4 = 9,52
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Relacin aire - combustible
Gas natural
ParmetrosdeDi
seo GN = 9,8
De la ecuacin de estado de los gases perfectos:T2= 288,15 K y P2= 72,90 KPa
v2= 1,33 v1
GNS = 13
Considerando un exceso de aire del 10%:
= 15
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Ingeniera del Proyecto
Subdivisin.....
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INGENIERA DEL PROYECTO
Introduccin
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Diseo y Clculo delSistema de Combustin
Calor disponible:
- Qd= 2 054 715 KJ
Volumen de combustible:
- Vg= 249 m3
Volumen de aire:
- Vaire= 3 735 m3
Gasto de combustible:
Gasto de aire:
Ingenier
adelPro
yecto
hm5,41V
3
g
hm5,622V
3
aire
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Diseo y Clculo delSistema de Combustin
Cmara de combustin
Donde: V = Volumen de la cmara (m3)
Q = Potencia calorfica (1 633 316 KJ/h)
Qv= Carga volmica (7 747 069 KJ/hm3
)
V = 0,21 m3 715 x 1 180 mm
Ingenier
adelPro
yecto
vQ
QV
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Diseo y Clculo delSistema de Combustin
Quemador
Inyector- Lado del gas:
Cantidad de gas a quemar:
Densidad del gas: r= 0,65
Presin del gas: 25 150 mmH2O
Coeficiente de descarga: K = 0,86Ingenier
adelPro
yecto
Vgq= 5,2 m
3/h
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Inyector
Ingenier
adelPro
yecto Gas a baja presin.
Metros cbicos / hora por milmetro cuadrado de inyector ( Vgq )
Presinmm.c.a
Tipo de GasNatural Propano . aire Propano Butano
50100150200
250300350400450500
0,1250,1750,2150,248
0,2860,3030,3280,3530,3720,393
0,0850,1250,1520,178
0,1980,2170,2350,2500,2650,278
0,0820,1150,1400,152
0,1780,1950,2100,2270,2400,250
0,0700,0980,1200,140
0,1570,1720,1860,1980,2100,220
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Inyector
Ingenier
adelPro
yecto
Temperatura Coeficiente Temperatura Coeficiente
0 C5 C10 C15 C20 C25 C
1,0000,9930,9820,9740,9650,957
30 C35 C40 C45 C50 C
0,9490,9420,9340,9270,910
Coeficientes para correccin de
Temperatura ( C )
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Inyector
Ingenier
adelPro
yecto
Relacin l/d Coeficiente k
0,10,250,50,75
1234
0,730,780,900,890,880,870,850,84
Coeficiente de descarga ( k )
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A = 29,143 mm3
d = 6 mm
l = 15 mm
IngenieradelPro
yecto
Inyector
Ck'V
VA
gq
gq
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Diseo y Clculo delSistema de Combustin
Inyector
- Lado del aire: Caudal unitario de aire por quemador = 78 m3/h
Dimetro de los orificios:
d = 7 mmIngenieradelPro
yecto
)re l(
3
f3 d
hdk
10
11V
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Diseo y Clculo delSistema de Combustin
Cabeza del Quemador
- Seccin de salida:
Potencia calorfica: Qt= 48 800 Kcal/h
Carga trmica: 1 000 Kcla/h-cm2
Coeficiente de descarga: K = 0,86
A = 48,88 cm2
Dc = 78 mmIngenieradelPro
yecto
u
t
Q
QA
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Diseo y Clculo delSistema de Basculacin
Centro de rotacin
IngenieradelPro
yecto
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Diseo y Clculo delSistema de Basculacin
Tren de engranajes
IngenieradelPro
yecto
4
4
3
2
11 T
D
D
D
DT
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Diseo y Clculo delSistema de Basculacin
D1= D3= 70 mm
D2= D4= 400 mm
Carga transmitida = 1 300 Kg
Ancho del diente: b = 50 mm
IngenieradelPro
yecto
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Diseo y Clculo delSistema de Basculacin
Acciones y reacciones en el eje soporte, d4:
IngenieradelPro
yecto
RA
TMH
RH
43 cm
TH
3/1
2/122 TMSy
n32d
d = 90 mm
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Diseo y Clculo delSistema de Basculacin
Clculo del eje para el pin (3):
IngenieradelPro
yecto
x
Fr2
Fr3
Ft2
Ft3
C E
ME= 9 685 cm-Kg
T = 4 571 cm-Kg
d = 40 mm
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Diseo y Clculo delSistema de Basculacin
Clculo del eje soporte, d4:
IngenieradelPro
yecto
W
A B
Fr
Ft
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Diseo y Clculo de laEstructura Portante
Est conformada principalmente por la
carcasa del cuerpo, la cmara de
precalentamiento, la bancada y la
estructura del ventilador
IngenieradelPro
yecto
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Rendimiento
Rendimiento de la combustin:
Rendimiento Propio del Horno
Rendimiento Total de Operacin Trmica
IngenieradelPro
yecto
c= 21%
H= 85,5%
T= 18%
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ESTIMACIN DE COSTOS
Codificacin...
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Codificacin
Cuerpo Refractario (R)
Sistema de Combustin (C)
Mecanismo Basculador (B)
Estructura Portante (E)
Estimac
indeCostos
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Estimacin por Equipos
Estimac
indeCostos
N DETALLE
COSTOS
Divisas
$us
Moneda Nal.
Bs.
1
2
3
4
Materiales y subtotal costo a terceros
Costo indirecto de materiales (22%)
Maquinaria y mano de obra
Costo indirecto por mq. Y mano de obra (12,5%)
4 075,12 31 582,18
895,53 6 948,08
24,26 188,17
3,04 23,52
SUB TOTAL DEL CUERPO REFRACTARIO 4 998,96 38 741,95
Imprevistos 149,97 1 162,26
PRECIO TOTAL GENERAL DEL CUERPO REFRACTARIO 5 148,93 39 904,21
T.C. 7,75 Bs/$us
Costo del Cuerpo Refractario
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Costo Total del Horno Basculante
Estimac
indeCostos
N DETALLE
COSTOS
Divisas
$us
Moneda Nal.
Bs.
1
2
3
4
5
Total General del Cuerpo Refractario
Total General de la Carcasa del Cuerpo
Total General de la Estructura
Total General de los Quemadores
Total General Restantes (Pareto)
5 148,93 39 904,21
1 797,23 13 928,53
393,83 3 052,18
652,88
1 998,22
5 059,82
15 486,19
COSTOS DEL HORNO BASCULANTE 9 991,09 77 430,93
COSTO DEL DISEO E INGENIERA (8%) 799,29 6 194,47
COSTO TOTAL DEL HORNO BASCULANTE 10 790,37 83 625,40
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Costo de Operacin
Estimac
indeCostos
Componente Vida til (h) Costo ($us)Costo de uso
Horario ($us/h)
Carcasa del cuerpo, estructura,
mecanismo basculador, ventilador
Cuerpo refractario
Crisol, peana, alargador de pico,
ladrillos
Energa elctrica*Gas natural*
2 592
252
102
3 554,88
3 442,00
1 350,00
6,00
18,00
1,37
13,70
13,24
0,11
3,00
COSTO DE USO HORARIO DEL HORNO BASCULANTE 31,42
* Se toma en cuenta que el proceso dura 6 horas
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Organizacin y Procedimientos
Organigrama...
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Organigrama SeccinFundicin
OrganizacinyProcedimientos
HorneroHornero
ModelistaModelista
MoldeadorMoldeador
AyudanteAyudante AyudanteAyudante
JEFEJEFE
CARGO FUNCIONES
Jefe Programacin, clculo mat., costos..
Hornero Mtto. Horno, operacin, selec. materia
Modelista Modelos, proceso de transporte,.......
Moldeador Cajas de molde, moldeado, colada....
Ayudante Hornero Prep. materia, calentamiento cuchara
Ayudante Moldeador Prep. arena, colada, desmolde
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Normas de Operacin
OrganizacinyProcedimientos
a) Instalacin del crisol Peana de las mismas caractersticas Peana debe proporcionar asiento completo Cama
Centrado Correcto ensamble del pico Tapar
b) Encendido Condiciones y limpieza Purga
Frente de llama Encendido simultneo y gradual Carga de material
c) Fusin y Colada Fundir rpidamente Vaciar lentamente a la cuchara Traslado con puente gra
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Gestin de Mantenimiento
OrganizacinyProcedimientos
CatastrficaFatalModeradaInsignificanteProbab.
Gravedad
Improbable
Lnea de gasRemota
VentiladorQuemadorOcasional
Frecuentes
Muy Frecuentes
Aceptable
Inaceptable
Sistema de Combustin
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rdenes de Servicio
OrganizacinyProcedimientos RDEN DE SERVICIO DE ACTIVIDADES PROGRAMADAS
Equipo: Sis. De Combustin
Cdigo: HN1.SC
Localizacin:
Fecha: DD_MM_AA
Actividad: Preventivo sistemtico
Parte Detalle Servicio Eliminacin de defectos,ajustes o cambios
C2
C1
C2-07C2-08
Quemador
Ventilador
Lnea de gas
Inspeccionar inyector yorificios de aire porobstruccinMedir dimetrosExaminar, medir flecha
Examinar rodamientos
Inspeccionar las mangueras,conductos de gas y unionescon agua jabonosa o materialespumante.
Limpiar posibles salpicadurasde escoria.
De ser necesario, rectificarTesar en caso de que la flechaexceda la indicada.
Plan de lubricacin.
Eliminar posibles fugas ycambiar mangueras de sernecesario.
Ejecutante Supervisor Inicio de Mantenimiento Terminacin de Mantenimiento
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Programa de Seguridad
Eliminacin de mezclas inflamablesa) Fugas de gas durante los periodos de inactividad del horno
Purga durante 20 segundosb) Operacin con cantidad insuficiente de aire
Verificar relacin aire-combustible con analizadores
c) Extincin de llamaEl riesgo se presenta cuando el horno est relativamente fro
d) Intentos fallidos de encendidoPurga
e) Medidas contra incendios
Ergonoma
a) Plataforma mvil aisladaCarga de chatarra e insumos
a) Ropa adecuadaAltas temperaturas
OrganizacinyProcedimientos
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Vista del Diseo General
Montaje del Horno ...
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Montaje del Quemador
Descripcin
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Montaje del Ventilador
Descripcin delVentilador
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Montaje de la Tapa del Horno
Descripcin de la
Tapa del Horno
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Montaje de la Estructura Portante
Descripcin de la
Estructura Portante
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Montaje del Cuerpo Central
Descripcin del
Cuerpo Central
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Montaje del General del Horno
Descripcin del
Montaje General
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Conclusiones y Recomendaciones
Conclusiones....
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Conclusiones
Materiales del medio
Incremento de capacidad
Reduccin en el impacto ambiental
Incentivo del uso de gas natural
Aplicacin de conocimientos universitarios
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Recomendaciones
Automatizacin del sistema de combustin
Realizar estudios para la explotacin de arenas,
arcillas, tierras
Capacitacin adecuada del personal
Sealizacin de seguridad
Propuesta de construccin como Proyecto de
Grado
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Gracias por su Tiempo
Ramiro Edwin Fernndez Fuentes
Universidad San Francisco
Xavier de Chuquisaca