Calculo y Diseño Colector Rev 3(1)

EMPRESA:

COPLA LTDA.

ELABORADO POR: Ing. ROGER VILLEGAS – VILLEGAS  – Ing.  Ing. JULIO AGUIRRE Revisión No. 3.

18/01/2016 La Paz – Paz – Bolivia  Bolivia

0

1. ASPECTOS GENERALES  GENERALES  ............................................................................................................ 3 1.1 ANTECEDENTES ................................................................................................................ 3 1.2 ALCANCE DEL PROYECTO.................................................................................................. 3 2. SISTEMA DE COLECCIÓN PROPUESTO  PROPUESTO  ..................................................................................... 3 2.1 CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DISEÑADO (SISTEMA PULSE JET) .................. ........................... ................ ....... 4 2.1.1 COMPONENTES DEL COLECTOR Y SU FUNCIONAMIENTO ............... ........................ ................ ....... 4 2.1.2 PARTES DEL SISTEMA PULSE JET ....................................................................... 6 2.1.2.1 PLENO LIMPIO ....................................................................................... 6 2.1.2.2 ESPEJO/LAMINA PORTAMANGAS.......................................................... 6 2.1.2.3 FLAUTAS Y VENTURI .............................................................................. 7 2.1.2.4 SISTEMA Y COMPONENTES DE LIMPIEZA DE LAS MANGAS ........... .................. ....... 7 2.1.2.5 SECUENCIAS DE PULSOS ........................................................................ 8 2.1.2.6 CICLOS DE PULSACIÓN ........................................................................... 8 2.1.2.7 VÁLVULA DE PURGA .............................................................................. 9 2.1.2.8 VÁLVULAS SELENOIDE DE D E DIAFRAGMA.................. ........................... .................. .................. ............. .... 9 2.1.2.9 PLENO SUCIO ....................................................................................... 10 2.1.2.10 CANASTILLAS ..................................................................................... 10 2.1.2.11 MATERIALES FILTRANTES (MANGAS) ................................................ 10 2.1.3 VENTILADOR DE COLECTOR ............................................................................ 13 2.1.4 TRANSPORTE HELICOIDAL .............................................................................. 13 3. DISEÑO DEL SISTEMA DE COLECCIÓN PROPUESTO ............................................................... PROPUESTO ............................................................... 14 3.1 PARÁMETROS DE DISEÑO............................................................................................... 14 3.2 CRITERIOS DE DISEÑO .................................................................................................... 14 3.2.1 CAUDAL – CAUDAL – FLUJO  FLUJO DE AIRE ............................................................................... 14 3.2.2 RELACIÓN AIRE TELA – TELA  – VELOCIDAD  VELOCIDAD DE FILTRACIÓN ...................................... 15 3.2.3 VELOCIDAD ASCENDENTE (CAN VELOCITY) ............. ...................... .................. .................. .................. ............ ... 16 3.2.4 ÁREA FILTRANTE ............................................................................................. 17 3.3 DISEÑO DEL COLECTOR DE POLVO ................................................................................. 18 3.3.1 CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE A DESPOLVORIZAR ............... ........................ .................. ............... ...... 18 1

1. ASPECTOS GENERALES  GENERALES  ............................................................................................................ 3 1.1 ANTECEDENTES ................................................................................................................ 3 1.2 ALCANCE DEL PROYECTO.................................................................................................. 3 2. SISTEMA DE COLECCIÓN PROPUESTO  PROPUESTO  ..................................................................................... 3 2.1 CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DISEÑADO (SISTEMA PULSE JET) .................. ........................... ................ ....... 4 2.1.1 COMPONENTES DEL COLECTOR Y SU FUNCIONAMIENTO ............... ........................ ................ ....... 4 2.1.2 PARTES DEL SISTEMA PULSE JET ....................................................................... 6 2.1.2.1 PLENO LIMPIO ....................................................................................... 6 2.1.2.2 ESPEJO/LAMINA PORTAMANGAS.......................................................... 6 2.1.2.3 FLAUTAS Y VENTURI .............................................................................. 7 2.1.2.4 SISTEMA Y COMPONENTES DE LIMPIEZA DE LAS MANGAS ........... .................. ....... 7 2.1.2.5 SECUENCIAS DE PULSOS ........................................................................ 8 2.1.2.6 CICLOS DE PULSACIÓN ........................................................................... 8 2.1.2.7 VÁLVULA DE PURGA .............................................................................. 9 2.1.2.8 VÁLVULAS SELENOIDE DE D E DIAFRAGMA.................. ........................... .................. .................. ............. .... 9 2.1.2.9 PLENO SUCIO ....................................................................................... 10 2.1.2.10 CANASTILLAS ..................................................................................... 10 2.1.2.11 MATERIALES FILTRANTES (MANGAS) ................................................ 10 2.1.3 VENTILADOR DE COLECTOR ............................................................................ 13 2.1.4 TRANSPORTE HELICOIDAL .............................................................................. 13 3. DISEÑO DEL SISTEMA DE COLECCIÓN PROPUESTO ............................................................... PROPUESTO ............................................................... 14 3.1 PARÁMETROS DE DISEÑO............................................................................................... 14 3.2 CRITERIOS DE DISEÑO .................................................................................................... 14 3.2.1 CAUDAL – CAUDAL – FLUJO  FLUJO DE AIRE ............................................................................... 14 3.2.2 RELACIÓN AIRE TELA – TELA  – VELOCIDAD  VELOCIDAD DE FILTRACIÓN ...................................... 15 3.2.3 VELOCIDAD ASCENDENTE (CAN VELOCITY) ............. ...................... .................. .................. .................. ............ ... 16 3.2.4 ÁREA FILTRANTE ............................................................................................. 17 3.3 DISEÑO DEL COLECTOR DE POLVO ................................................................................. 18 3.3.1 CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE A DESPOLVORIZAR ............... ........................ .................. ............... ...... 18 1

3.3.2 CALCULO DEL ÁREA FILTRANTE ...................................................................... 20 3.3.3 CALCULO DEL ESPEJO O LAMINA PORTAMANGAS.................. ........................... ................... .............. .... 23 3.3.4 CALCULO DE LA VELOCIDAD ASCENDENTE ................... ............................ .................. .................. ............... ...... 24 3.3.5 SELECCIÓN DEL D EL MATERIAL DE LA L A MANGA FILTRANTE ........... .................... .................. ............... ...... 26 3.3.6 CALCULO DEL DIÁMETRO DEL DUCTO DE SUCCIÓN.................. ........................... .................. ............ ... 27 3.4 ESPECIFICACIONES DEL VENTILADOR DE COLECTOR ..................................................... 28 3.4.1 CALCULO DE LA POTENCIA DEL VENTILADOR ........................ ................................. .................. ............... ...... 28 3.5 DISEÑO DEL TRANSPORTE HELICOIDAL .......................................................................... 32 3.5.1 CLASIFICACIÓN DEL MATERIAL ....................................................................... 32 3.5.2 CALCULO DE LA CAPACIDAD EQUIVALENTE .................. ........................... .................. .................. ............... ...... 33 3.5.3 CALCULO DE LA POTENCIA DEL TRANSPORTADOR ................ ......................... .................. ............... ...... 35 3.5.3.1 POTENCIA EN VACÍO ............................................................................ 35 3.5.3.2 POTENCIA PARA TRANSPORTAR EL MATERIAL .................. ........................... ................. ........ 35 3.5.3.3 POTENCIA TOTAL ................................................................................. 35 3.5.3.4 POTENCIA DEL MOTOR ........................................................................ 36 4. CONCLUSIONES  CONCLUSIONES  ............................................................................................................................. 37 5. BIBLIOGRAFÍA  BIBLIOGRAFÍA  ............................................................................................................................... 38 6. ANEXOS  ANEXOS  .........................................................................................................................................

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6.1 TABLAS DE PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA ULEXITA................ ULEXITA......................... .................. ............ ... 40 6.2 TABLA DE CFM DE DESEMPOLVE.................................................................................... DESEMPOLVE.................................................................................... 41 6.3 FACTORES DE D E MODIFICACIÓN DE CAPACIDAD DE TRANSPORTE MATERIAL ................. ................. 42 6.4 TABLA DE D E CAPACIDADES DE TRANSPORTE DE MATERIAL................. .......................... .................. .................. ........... .. 45 45 6.5 HOJA DE ESPECIFICACIÓN ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL SISTEMA DE COLECCIÓN .................. ........................... .............. ..... 46 6.6 LISTA DE MATERIALES PARA ADQUISICIÓN .................................................................... 47

2

1. ASPECTOS GENERALES 1.1 ANTECEDENTES. A solicitud de la Empresa COPLA LTDA, la empresa INVENTORES JL y el Consultor Consult or Ing. Roger Villegas se hacen presente y posterior adjudicación de la propuesta de diseño de un sistema de colección de polvo de ulexita para su horno secador secado r. La misma se encuentra dividida como: a) Cálculo y diseño del colector de polvo desde su secador y especificaciones para la selección del ventilador de colector. b) Cálculo y diseño del tornillo helicoidal recuperador de polvo. 1.2 ALCANCE DEL PROYECTO:  PROYECTO:  El mismo tiene un alcance de diseño de equipos mecánicos como así especificaciones técnicas que deben ser considerados en presente proyecto. a) Colector de polvo “Pulse Jet” (Diseñado) b) Ventilador de tiro para colector (especificado) c) Transporte helicoidal (Diseñado) d) Transmisión transporte helicoidal (especificado)

2. SISTEMA DE COLECCIÓN PROPUESTO Después de analizado en situ (Rio Grande –  Potosí) el horno secador y explicado el proceso de secado, se define el diseño de un colector tipo Pulse-Jet que tiene una eficiencia en su colección del 99.99%. Cuyo proceso de funcionamiento se detalla a continuación:

3

2.1 CARACTERISTICAS DEL SISTEMA DISEÑADO (SISTEMA PULSE JET) 

Filtración externa



Limpieza en línea



Tamaño compacto



Bajo y fácil mantenimiento



Alto desgaste de mangas originando gastos de mantenimiento



Baja caída de presión (100 a 150 mm c.a.)



Elevado consumo de potencia (caballaje) en el motor del ventilador (2 veces las de un precipitador)



Consumo considerable de aire comprimido

2.1.1 COMPONENTES DEL COLECTOR Y SU FUNCIONAMIENTO 1. Aire contaminado 2. Difusor 3. Canastilla 4. Plenum de Aire Limpio 5. Espejo 6. Filtro 7. Venturi 8. Anillo de sujeción 9. Flauta 10. Cabezal de Aire Comprimido 11. Válvula de Diafragma 12. Programador 13. Válvula Rotatoria 14. Manómetro Diferencial 15. Válvula de Cierre Rápido 4

16. Tanque de Aire Comprimido 17. Damper 18. Ventilador El cuerpo principal del colector tiene 3 secciones; una sección de aire limpio (pleno limpio) en la parte superior, la cámara de filtrado que contiene material filtrante en la parte central, y una tolva para alojar el polvo en la parte inferior con su respectivo sistema de descarga. Las dos partes superiores están separadas por una lámina que tiene como fin mantener la cámara de filtrado separada del pleno de aire limpio, denominado espejo. El aire contaminado entra al colector succionado por un ventilador, pasando por un difusor o deflector, que absorbe el impacto de las partículas debido a su velocidad al ingresar, distribuyendo el aire y reduciendo la velocidad. Al reducir la velocidad de las partículas, causa que las más pesadas se precipiten a la tolva para ser descargadas posteriormente fuera del filtro. El aire con las partículas más finas fluye hacia la unidad o cámara de filtrado depositando las partículas del polvo fino en la parte exterior de las mangas. El aire limpio continúa hacia el pleno limpio y finalmente llega a la atmósfera a través del ventilador. Las mangas periódicamente se limpian por un momentáneo pulso de alta presión de aire comprimido que viene desde la parte limpia del filtro. Las flautas, ubicadas en base a un arreglo rectangular formando filas sobre cada fila de las mangas, son las encargadas de llevar el aire comprimido y generar el pulso. El golpe de aire generado por el pulso se optimiza con el uso de venturis localizados en la parte superior de las mangas, que logra una distribución uniforme del pulso de aire a lo largo de la manga en las dos vías (ida y retorno). Un temporizador de control de pulsos lleva la secuencia de los ciclos de limpieza. En este punto se utiliza control por tiempo o por presión diferencial.

5

2.1.2 PARTES DEL SISTEMA PULSE JET

2.1.2.1 PLENO LIMPIO El pleno limpio del colector es por donde sale el aire limpio, comprende el área entre el espejo y el techo del colector. 2.1.2.2

ESPEJO / LAMINA PORTAMANGAS

Es la placa de acero que tiene la función de sostener las mangas y es el límite físico del pleno limpio del sucio. Las mangas se aseguran a la lámina portamangas en la parte superior de la cámara de

limpieza.

En

ningún

momento el seguro de la manga tiene la función de soportar

el

peso

de

la

canastilla. La canastilla se soporta

desde

la

lámina

portamangas en la parte 6

superior de ésta. Los seguros de las mangas se utilizan para que las éstas no se suelten durante la limpieza dejando a las canastillas sin superficie filtrante. 2.1.2.3

FLAUTAS Y VENTURIS

Las flautas son elementos del pleno limpio que están conectados a las válvulas solenoides y cumplen la función de conducir el aire comprimido a las mangas. Los venturis son ensamblados en las canastillas

y

son

componentes

integrales en la mayoría de colectores del tipo pulse-jet. Se encarga de dirigir el disparo de aire comprimido hacia el centro de la manga con el fin de prevenir abrasión provocada por posibles desalineamientos de las flautas. Una buena configuración de los venturis garantiza un eficiente desprendimiento de la capa de polvo y ahorro en el consumo de aire comprimido al ser más eficiente la limpieza por cada disparo generado. 2.1.2.4 SISTEMA Y COMPONENTES DE LIMPIEZA DE LAS MANGAS El sistema de limpieza consiste en Salida de Aire Limpio

Ingreso Aire Comprimido

desprender de la manga el polvo acumulado,

esto

se

lo

realiza

mediante aire comprimido que es inyectado por el sistema de aire comprimido a través de los venturi a Ingreso de Aire Sucio

las mangas. En colectores tipo pulse-jet, el objetivo de la limpieza no es solo remover el polvo colectado, sino producir un cambio en la presión diferencial del filtro. Es esencial para una buena operación del sistema,

Descarga Válvula rotativa

libre de problemas, que la calidad del aire comprimido sea buena, es decir que este sea seco, además de un buen volumen de aire. Usualmente la presión requerida para la limpieza es de 6 bares.

7

El sistema de aire comprimido está conformado por el compresor, que puede ser del sistema de las plantas o individual, las válvulas solenoides con diafragma, el sistema de disparos y las flautas. 2.1.2.5 SECUENCIA DE PULSOS La secuencia de pulsos juega un papel importante en la limpieza, básicamente porque puede provocar el reingreso de material recolectado a la manga. Pulsar una columna que está junto a otra de manera secuencial, puede causar que las partículas finas migren hacia la columna que fue limpiada previamente. Alternar los pulsos entre las columnas mejora la limpieza.

Secuencia incorrecta y correcta de pulsación 2.1.2.6 CICLOS DE PULSACIÓN Los ciclos de limpieza para colectores pulse jet deben ser diseñados de manera que la duración produzca un corto y directo pulso para crear una efectiva onda en la manga. Por lo general, la duración debe estar entre 0.10 y 0.15 segundos. La frecuencia entre disparos es importante para tener una adecuada retención de la capa de polvo. Puede variar entre 7 y 45 segundos, pero lo óptimo es utilizar manómetros de presión diferencial para que controlen las frecuencias de limpieza por demanda dependiendo de la presión y no por tiempo, entre la cámara limpia y la cámara de limpieza, como se observa a continuación:

Manómetro diferencial.

8

Este tipo de sistemas automáticamente iniciará el proceso de limpieza cuando la presión diferencial llegue al máximo permitido (6” H2O y se detendrá cuando llegue al mínimo (4” H2O) establecido en el m anómetro.

Otro aspecto importante es la utilización de un sistema con capacidad de memoria para que al inicio de la secuencia de limpieza lo haga por la siguiente columna correspondiente al orden establecido inicialmente, evitando que reinicie la limpieza siempre en la misma columna a término de cada ciclo.

2.1.2.7 VÁLVULA DE PURGA Las válvulas de purga están concebidas para eliminar el exceso de humedad en el tanque de aire comprimido antes de que entre a la unidad de limpieza, para evitar corrosión, y polvo húmedo en la parte superior de las mangas. Actualmente existen válvulas de purgas automáticas localizadas en la parte inferior del tanque y conectadas a una válvula de pulso. Cuando esta dispara, la válvula de purga se abre removiendo la excesiva humedad. 2.1.2.8

VÁLVULAS SOLENOIDE DE DIAFRAGMA Las válvulas solenoide o electroválvula están conectadas al controlador de tiempo "timer", el cual regula el intervalo entre disparos y duración de los mismos Son válvulas en aluminio y cumplen la función de regulación y de acción del pulso de aire comprimido.

9

Si las válvulas o los diafragmas están averiados, el sistema de limpieza no trabaja adecuadamente. Válvula solenoide con diafragma. Apagado –  Puerto 1: Cerrado Apagado: Puerto 1 cerrado Encendido – Diafragma abierto, la presión de mando por encima del diafragma se libera en el puerto 2 permitiendo el puerto 1 presión de entrada para ayudar a levantar el diafragma que permite el flujo al puerto 2. Ideal para Baja Presión, Vacío y sistemas de tuberías de gran caudal de bucle cerrado. 2.1.2.9

PLENO SUCIO

Parte del colector que tiene contacto con el aire sucio succionado. 2.1.2.10 CANASTILLAS Estructura

de

alambre

metálico

que

proporciona conformación y cuerpo al textil que la cubre (medio filtrante) Por lo general, para mangas con diámetros menores a 160 mm, la cantidad de varillas verticales estará entre 8 y 12; mientras que para mangas con diámetros mayores a 200 mm, serán desde 16 hasta 20 varillas. Los tipos de canastillas de acuerdo a su parte superior, se indican en la figura.

2.1.2.11 MATERIALES FILTRANTES (MANGAS) Existen dos grupos principales de textiles para el filtrado, el tejido y el no tejido (llamado también fieltro). Cuando se trata del textil tejido, es posible conocer la porosidad debido a que lleva un patrón constante de construcción, mientras que el fieltro, tiene una porosidad infinita (mucho mayor que el textil tejido) debido a la falta de patrón en la

10

costura. La selección del textil es un aspecto sumamente importante para la operación de cualquier filtro de mangas. Dependiendo de la

selección,

correctamente

el

sistema

durante

la

funcionará operación

o

presentará problemas. Entre los aspectos más importantes a considerar para la selección tenemos: Tipo de colector, particularmente su



tipo de limpieza 

Nivel de humedad



Temperatura



Composición química de la mezcla gas/polvo



Abrasividad del material

Además, el medio filtrante debe satisfacer las siguientes condiciones: 

Alta permeabilidad, para menores pérdidas



Gran capacidad para soportar esfuerzos



Estabilidad térmica a temperatura de operación



Estabilidad dimensional Tabla de selección de manga considerando las características del proceso: Polipropi Poliester Acrílico leno

Max. Temp. 76°C Continua de (170°F) Operación Abrasión Excelente Absorción de Buena energía Propiedades Buena de filtración Resistencia al Excelente calor húmedo Alcalinos Excelente Ácidos Excelente minerales Oxigeno Excelent (15% +) e Costo relativo

$

Fibra de Fibra Ryton vidrio Aramida

P84

Teflón

134°C (275°F)

130°C (265°F)

260°C (500°F)

204°C (400°F)

190°C (375°F)

260°C (500°F)

260°C (500°F)

Excelente

Buena

Regular

Excelente

Buena

Regular

Buena

Buena Buena Buena Muy Excelente Buena Regular Excelente Buena Excelente Regular Pobre Excelente Excelente Buena Excelente Buena Excelente Regular Regular Regular Buena Excelente Regular Excelente

Excelente

Buena

Regular

Buena

Regular Excelent e

Buena Excelent e

Pobre Excelent e

Regular Excelent e

$

$$

$$$

$$$$

11

Excelente Buena Pobre Excelent e $$$$$$

$$$$$$

Excelente Excelent e $$$$$$

ACABADO

OBJETIVO

TEXTILES APLICABLES

Chamuscado

Mejora el desprendimiento de la capa de polvo

Poliéster, polipropileno, acrílico, fibra de aramida (Nomex) y ryton

Glaseado - singed

Mejora el desprendimiento de la capa de polvo pero puede obstruir el paso del aire

Poliéster y polipropileno

Retardador de llamas

Retarda la combustión (no es resistente al fuego)

Poliéster y polipropileno

Acrílico

Mejora la eficiencia de filtración y el desalojo del polvo en condiciones de humedad. Puede afectar la permeabilidad.

Poliéster y filtros acrílicos

Laminado de teflón PTFE

Maximiza el flujo de aire, excelente eficiencia de filtración y desalojo de polvo

Nomex, poliéster, acrílico. polipropileno

Las dimensiones de las mangas dependen de la eficiencia de limpieza y de las dimensiones de la cámara de filtrado. Generalmente el diámetro de las mangas se encuentra entre los 120mm y 160mm. Por efectos de estandarización por parte de los proveedores de mangas, la mayoría de los filtros deben coincidir de cierta manera para que solamente una medida y tipo de mangas sea utilizado. A medida que aumenta la longitud de las mangas es posible que no queden perfectamente verticales en el montaje, causando que se toquen las mangas en la parte inferior de ellas, provocando desgaste debido a la fricción; además, las mangas más largas son más difíciles para limpiar en caso de que un agujero sea la causa del ingreso de polvo a la manga.Se recomienda cumplir la siguiente relación para evitar el problema descrito anteriormente:

 Lm m  Dm m  Siendo Lm la longitud de la manga y Dm el diámetro de la manga. 12



25

2.1.3 VENTILADOR DEL COLECTOR El ventilador es el corazón del sistema. Controla el flujo de gas en el punto de generación de la contaminación y en el resto del sistema y sus componentes. Proveen la energía necesaria para que el flujo logre vencer la resistencia (o caída de presión) a través de la ductería y colector. Existen 2 tipos de ventiladores: axiales y centrífugos. En sistemas de control de la contaminación, los ventiladores centrífugos son los mayormente utilizados. Un ventilador centrífugo tiene un impeller compuesta por un número de aletas montadas alrededor de la manzana. El gas desde el lado del impeller, gira 90º, acelera y pasa hacia las aletas del ventilador. 2.1.4 TRANSPORTE HELICOIDAL Los transportadores helicoidales son considerados como uno de los instrumentos más antiguamente usados para el manejo de materiales. Consiste básicamente de un espiral montado en un eje que gira dentro de una artesa o tubo fijo. El material colocado dentro la artesa es desplazado a lo largo de esta debido a la rotación del helicoide C.E.M.A. (Conveyors Equipment Manufacturers Asociation), es el organismo internacional que estandarizo el diseño, fabricación, montaje y seguridad de los transportadores de tornillos. La configuración de un transportador o tornillo helicoidal básico, es mostrada a continuación. Este se compone de secciones estándares tales como acoples, hélice, pernos, carcasa, etc. También son parte del transportador, los tramos de carga y de descarga, los sellos y rodamientos apropiados.

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Todas las consideraciones de diseño y especificación de los equipos involucrados en el presente proyecto están hechas bajo norma CEMA.

3. DISEÑO DEL SISTEMA DE COLECCIÓN PROPUESTO 3.1 PARÁMETROS DE DISEÑO Copla Ltda, a través del Ingeniero Luis Delgado, hace llegar datos de la composición física y química del material a secar (véase anexo 1) 1. Densidad del material seco: 0.65 gr/cm3 2. Capacidad de producción del secador: 10 ton/hr. 3. Temperatura de salida del secador: 150 °C (valor asumido entre Inventores JL y el Ing. Luis Delgado comparando procesos similares). 3.2 CRITERIOS DE DISEÑO 3.2.1 CAUDAL -FLUJO DE AIRE (Q). Cualquier requerimiento de desempolvado puede ser concebido para atender uno o más puntos dentro del proceso. El caudal (Q en m3/h) es la relación de V = Velocidad (m/h) y A = Área filtrante (m2).

Los fabricantes de colectores han establecido requerimiento de Q por tipo de equipo a desempolvar estos flujos son a nivel del mar y considerando 21 °C de temperatura del material, denominados SCFM (Estándar pies cúbicos por minuto) estos factores están en unidades inglesas, para obtener flujos en condiciones de operación se tiene que aplicar los factores de corrección por temperatura de operación del material a despolvorizar y altura sobre el nivel del mar donde se encuentra ubicado el equipo a despolvorizar, logrando así ACFM (actual pies cúbicos), es decir el caudal requerido de operación considerando la temperatura del material y la atura sobre el nivel del mar en el que está ubicado el equipo. En el anexo 2, Cálculo de flujos, con factores establecidos por los fabricantes de acuerdo a su experiencia.se detallan estos y se establecen los criterios de cálculo.

14

3.2.2 RELACIÓN – AIRE – TELA - VELOCIDAD DE FILTRACIÓN La proporción aire-tela (Q/A) define el tamaño del colector, es un factor importante usado en el diseño y operación de los colectores. Proporciones inadecuadas pueden contribuir a la ineficiencia de operación del colector, así como problemas de compactación de polvo en las bolsas, ruptura constante de mangas, costos altos de mantenimiento, entre otras.

Consideraciones en la selección de la relación aire a tela para el diseño de colectores de polvo del tipo Jet Pulse.

Para materiales con humedad se recomienda utilizar factores de relación aire-tela cercanos a 1.00 – 1.20 m3/min/m2 para colectores Pulse jet.

15

Relación recomendada de acuerdo al sistema de limpieza Método de Limpieza

Relación Aire Tela m3/min/m2

Relación Aire Tela Ft 3/min/Ft2

0.75 - 0.90

2.50  –  3.00 : 1

0.60  –  0.75

2.00  –  2.50 : 1

1.07  –  1.20

3.50  –  4.00 : 1

Sacudido Aire reverso Plenum Pulse Pulse Jet

1.5  –  1.80

5.0

 –  6.00 : 1

3.2.3 VELOCIDAD ASCENDENTE (CAN VELOCITY)

O también llamada can Velocity, es la velocidad del gas sucio calculada teóricamente entre las mangas del filtro en la parte inferior de la manga. La velocidad ascendente máxima recomendada para un gas dentro de un filtro con limpieza en línea, dependerá de dos factores importantes: 

De la densidad propia del polvo que está siendo recolectado y que cuanto más ligero es éste, más baja será la velocidad ascendente para que pueda precipitarse dicho material.



Del tamaño de las partículas que están siendo recolectadas. Cuanto más pequeñas sean las partículas, más baja será la velocidad ascendente. Vascendente = Q / (Aespejo – Abarrenos)

Este rango de velocidad ascendente procura que la distancia entre mangas sea la adecuada. Si acercamos más las mangas sucederán dos cosas; primeramente las mangas en el momento de la limpieza entrarán en contacto una con otra reduciendo su vida útil; por otro lado, al reducir el espacio entre mangas, la velocidad ascendente aumentará, que es un aspecto perjudicial para el momento de la limpieza porque evitaría que el material que es desalojado por el pulso de aire descienda libremente, sino que inmediatamente haría que las partículas de polvo vuelvan a subir, permaneciendo el diferencial de presión alto constantemente causando desestabilización en el sistema.

16

Velocidad ascendente ó can velocity recomendada para Sistemas colectores = 1.0 m/s o máximo 1.6 m/s. 3.2.4 ÁREA FILTRANTE El área filtrante es la cantidad de tela requerida en un sistema de filtración dada por la relación.

 m3  Q  min 2  A T m    Vf 

De donde Q es el caudal de diseño actual del colector y del sistema y VF es la relación Aire tela del sistema, asimismo el cálculo del área total filtrante, que viene dada por:

AT

 πxNxD m xLm

Siendo N la cantidad de mangas en el filtro, Dm el diámetro de las mangas y Lm la longitud de las mangas. 17

3.3

DISEÑO DEL COLECTOR DE POLVO 3.3.1 CALCULO DEL CAUDAL DE AIRE A DESPOLVORIZAR Para la des polvorización de la cantidad de caudal generada dentro un secador rotatorio u otros equipos, organismos internacionales dan criterios para dicha selección y calculo que son avalados por la ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists). El criterio más usado y difundido, además utilizados por empresas internacionales, es la de: DIRECCION TECNICA DE CEMEX con su ESPECIFICACIÓN No CS-000-781-00 (véase anexo 2), Que da la referencia siguiente:

Como el rango de selección es amplio, el criterio para determinar el valor se basa en las dimensiones del secador y la capacidad. Considerando la relación de las dimensiones del secador

L/D (véase anexo 3

dimensiones del secador). El valor de esta relación se aconseja estar entre 4 a 12. Cuando se maneja relaciones L/D bajas, entre 4 a 8, recomiendan tomar valores de caudal de hasta la mitad del rango establecido. Entonces, se tiene, para nuestro caso, L/D= (8.05/1.8)=4.47, tomando un valor promedio de 20 Nft3 como base del cálculo.

Q=20 ft3N * Lb mat. secado/min 

(1)

Donde; Q: Caudal volumetrico a despolvorizar en condiciones normales (ft3/min) Determinando la libra de material secado en un minuto Siendo La capacidad de producción del secador será de 10 ton/hr., es decir:

Qa

 10

ton hr 



367.1 18

lb min

(2)

Qa: es el caudal masico a producir Reemplazando la ecuación 2 en 1, determinamos la cantidad de aire volumétrico a desempolvar;

Q=20 ft3N * 367.1 = 7342 ft3minN El termino N se refiere a que ese valor es considerado en condiciones normales que es al nivel de mar. Este valor debe ser corregido y llevado a nuestras condiciones actuales de temperatura y elevación topográfica.

A una altura topográfica de 3800 msnm y una temperatura de entrada de gases, hacia el colector, entre 110 °c y 150°C, el factor de corrección será diferente. Por lo cual nuestro caudal corregido también será diferente. Es necesario recordar que no se cuenta de manera precisa el valor de la temperatura de salida de los gases del secador y qye se adopta este rango de temperaturas por procesos similares en la industria cementera.

19

Evaluando el cuadro adjunto, se ve que para dos relaciones de caudal dado, 20 y 18, y variando la temperatura de gases, el caudal tiene un poco variación.

De ahí que podemos determinar el considerar que el caudal a despolvorizar será de;

Q

 15000ACFM

El termino ACFM indica los pies cúbicos por minuto actuales (Actual Cubic Foot Minute). 3.3.2 CALCULO DEL AREA FILTRANTE AT: Para la determinación del área filtrante, debemos determinar las dimensiones de las mangas a utilizar. Dentro la industria cementera y otros, las dimensiones de las mangas más utilizadas son las de 5, 5 ½, 6, 6 ¼ de pulgadas en diámetro y 120, 140, 160 pulgadas de longitud. Para nuestro colector, seleccionamos una manga muy comercial que es de diámetro 6 plg (152.4 mm) y 120 plg. de longitud (3048 mm). El área filtrante de cada manga o bolsa será:

Am

 πxDm xL m

Donde: Am: Area filtrante de una manga (m2) 20

(3)

Dm: Diametro de la manga 0.1524 m Lm: longitud de la manga 3.048 m Evaluando la ecuación 3, tenemos;

Am

 πx0.1524x3.048m2  1.46

m2 manga

(4)

Siendo el área total filtrante igual a;

AT

(5)

 πxNxD m xLm

Donde; N: es el número total de mangas. Reemplazando ecuación 4 en 5, tenemos:

AT

(6)

  Nx1.46

Como la relación aire tela en un colector de tipo Pulse Jet debe estar entre: Método de Limpieza

Relación Aire Tela m3/min/m2

Relación Aire Tela Ft 3/min/Ft2

Pulse Jet

1.5  –  1.80

5.00  –  6.00 : 1

Asumimos un valor de 1.6. Entonces; la relación aire tela RAT será de 1.6 m3/min/m2. La Relación aire – tela RAT, viene definida por;

 m3  Q  min  RAT   2

 

AT m

Donde: Q: Caudal a despolvorizar en ACFM At: área total de filtración m2 RAT: relación aire-tela

21

(7)

De la ecuación 7, tenemos que:

AT 

Q

(8)

RAT

Evaluando ecuaciones 6 y 8, tenemos que el numero de mangas será igual a:

 N 

Q 1.46 * RAT

(9)

Evaluando la ecuación 9, tenemos:

 N  185.5mangas  186mangas Esta cantidad de mangas, debe ir distribuida en un arreglo rectangular o cuadrado. Sin embargo hay reglas que deben tomarse en cuenta, como ser; 

En cada fila no debe existir más de 14 mangas. Por recomendación de fabricantes se toman como 11 mangas en cada fila. Cuando se tienen más mangas por fila de lo recomendado, se tiene problemas de limpieza porque la presión de aire comprimido cae considerablemente.

Bajo esa recomendación, tenemos; Arreglo=11 x #filas

# filas 

186 11

 16.9filas

Para tener un arreglo con un número entero, adoptaremos 187 mangas, teniendo:

# filas 

187 11

 17filas

Como se modificó el número de mangas, también se modificaron variables como ser el área filtrante y el RAT (relación aire-tela), par lo cual debemos realizar un recalculo. 

La nueva área filtrante será: At=273 m2



El nuevo RAT será Rat=1.59 22

Como se ve en los nuevos resultados, están dentro los rangos establecidos. 3.3.3 ESPEJO O LAMINA PORTAMANGAS. La distribución de las mangas en la caja del colector será dado de la siguiente manera:

DIMENSIONES DEL ESPEJO DEL COLECTOR;

Con la cantidad de mangas y el arreglo obtenido las dimensiones del espejo o lámina portamangas del colector será:

Y # filasxD  D  (# filas  1)x

23

D 2.5

(10)

Donde: D: diámetro de la manga 0.1524 m #filas: es el número de filas, 17. Evaluando la ecuación 10, tenemos:

Y  17 x0.1524  0.1524  (17  1)x

0.1524 2.5

Y  2.54m La dimensión horizontal estará dada por:

X # mangas/fila * D  D  (# mag/fila  1)x

D 2.5

(11)

Donde: #mangas/fila: es el número de mangas por fila, 11. D: diámetro de la manga 0.1524 m Evaluando la ecuación 11, tenemos:

X  11* 0.1524  0.1524  (11 1)x

0.1524 2.5

 X   3.88m 3.3.4 CALCULO DE LA VELOCIDAD ASCENDENTE (CAN VELOCITY). La misma viene definida por:

v

A(m 3 /hr) Aefect(m2)

(12)

Donde: Am3/hr: es el caudal de aire determinado en condiciones actuales.25485 Am3/hr Aefect: es el área efectiva 24

V: velocidad ascendente El área efectiva, viene definida por la relación:

A = A  − ABS ∗ N  Donde: Nmangas: número total de mangas, 187 AEFECT= área efectiva de filtración m2 AT FILTRACION= área total de filtración o área del espejo portamantas

El área total de filtración viene definida por

A  = x ∗ y 

(14)

Donde X y Y fueron determinados por las ecuaciones 10 y 11. X= ancho del colector= 2.54 por redondeo se consideró 2.6 m Y= largo del colector= 3.88 m y por redondeo se consideró 3.9 m. Por lo que el área total de filtración será de:

A = 2.6 ∗ 3.9 = 10.14 m2 El área base del espejo porta manga está definida por;

2

Ab 

πxD  

(15)

manga

4

Donde: Ab= el área base de la manga que no aporta a la filtración D: diámetro de la manga 0.1524 m. Evaluando la ecuación 15, tenemos: 2

Ab 

π * 0.1524   manga

4 25



0.0182m2

(13)

Conocida el área base, podemos evaluar el área efectiva de la ecuación 13:

Aefect  10.14  (0.0182x187)  6.75m2 Evaluando la ecuación 12, determinamos la velocidad de filtración:

v  1.09m / seg  Lo que muestra que se encuentra en rango.

3.3.5 SELECCIÓN DEL MATERIAL DE LA MANGA FILTRANTE Considerando todos aspectos definidos en el punto 2.1.2.11 (Materiales filtrantes), las cuales son: 

Nivel de humedad



Temperatura



Composición química de la mezcla gas/polvo



Abrasividad del material



Alta permeabilidad, para menores pérdidas



Gran capacidad para soportar esfuerzos



Estabilidad térmica a temperatura de operación



Estabilidad dimensional

Y además considerando los datos de la tabla en el punto 3.2.2 (Relación Aire Tela), es que debe usarse una manga de tipo NOMEX, de propiedades siguientes:

26

También es factible usar una manga de FIBRA DE VIDRIO por sus propiedades, sin embargo el material de membrana de teflón tiene mejor propiedad a la absorción de energía y abrasión que la fibra de vidrio. Otra opción es usar una manga P84 al igual que la de Membrana de Teflón, que recomendamos, son costosas ya que estas son de material sintético derivados del petróleo. Nosotros recomendaríamos trabajar con el material NOMEX sin embargo no descartamos también el trabajar con fibra de vidrio. Solo debe considerarse los cuidados necesarios para el manejo de este tipo de materiales.

3.3.6 CALCULO DEL DIÁMETRO DE DUCTO DE LA SUCCIÓN: La velocidad de los gases dentro el ducto de succión debe estar dentro los siguientes valores:

27

El tener velocidades altas dentro el ducto de succion conlleva a tener friccion entre el material succionado y la pared de los ductos. Esto a corto plazo genera perforaciones. Adoptando la velocidad de V=1067 m/min, tenemos que el diámetro del ducto será:

Dducto



4xQ Vx π

(m)

(16)

Donde: Q: caudal en m3/min igual a 424.75 m3/min V: Velocidad de succion 1067 m/min Evalundo la ecuación 16, tenemos

Dducto

 0.7119(m)

28plg.

3.4 ESPECIFICACIONES DEL VENTILADOR DEL COLECTOR DE POLVO El tipo de ventilador a utilizarse debe ser del tipo centrifugo, ya sea de alabes radiales o alabes curvados hacia atrás. Teniendo que también satisfacer los siguientes requerimientos: a) Caudal: 15000 ACFM (Pies cúbicos/min. Actuales) b) Presión estática: 12 plg columna de agua. c) Temperatura de los gases a la entrada del ventilador: 100 a 120 °C d) Altura de operación: 3800 m.s.n.m e) Orientación de salida de gases: 90°

3.4.1 CALCULO DE LA POTENCIA DEL VENTILADOR  La potencia del ventilador está definida por la expresión;

Pmotor  

Q ACFM  x P  75 x t 

28

 

(17)

Donde; QACFM: Es el caudal o flujo en condiciones actuales, 16000 Pie3/min ó 7.08 m3/seg

∆: es diferencial de presión del sistema en mm.ca : es el rendimiento total del sistema. A su vez el diferencial de presión total, está dada por:

∆= 

(18)

Donde; PE: es la presión estática del sistema 12 plg. Columna de agua=304.8 mm.ca PD: es la presión dinámica en (mm.ca) La presión dinámica es determinando a través de la ecuación:

   = 

(19)

Siendo; V: la velocidad de succion m/seg.= 1067 m/min=17.78 m/seg.

: es peso especifico del aire para la temperatura de operación a 100°C g: constante de la gravedad 9.81 m/seg 2. El peso especifico del aire a 100°C es determinado por:

 =   

(20)

Siendo;

 ; el peso específico estándar al nivel del mar en condiciones normales= 14.2 kg/m Testandart; la

3

temperatura absoluta en °K en condiciones normales de 20 °C. Teniendo= 293 °K

T; temperatura de los gases en condiciones actuales 100°C = 373 °K 29

Evaluando la ecuación 20, tenemos que para 100°C de temperatura de los gases, el peso específico será:

 ) 293 ° =0.943  =1.2 (3 373 ° 3 Determinando la presión dinámica PD a través de la ecuación 19, tenemos;

 17.78  = 0.001519 kg =0.943 29.81 =15.19 2 cm2 Siendo que; 1 kg/cm2 = 394.41 plg. Columna de agua

kg  394.41 . = 0.6 . = 15.2 4 . =0.001519 cm2 1 /2 Determinando la presión total del sistema, a travez de la ecuación 18, tenemos:

∆==304.815.24=320 . El rendimiento total del sistema , esta definida por la ecuación:  = ℎ   (21) Siendo:

ℎ: Rendimiento hidráulico : Rendimiento adiabático : Rendimiento mecánico Según tabla 3.12 del texto Ventiladores centrífugos de Cruz da costa (porto alegreBrasil), cita valores recomendables alcanzados de rendimientos en ventiladores centrífugos de tipo radial. De los tres tipos de ventiladores centrífugos de tipo radial, para fines de cálculo adoptaremos los subrayados en la gráfica siguiente.

30

Evaluando la ecuación 21, tenemos que:

= 0.70.80.9=0.504 Determinando la potencia del ventilador, atravez de la ecuación 17.

Pmotor  

Q ACFM  x P 

75 x t 



7.08 x320 75 * 0.504



59.9CV 

Siendo que: 1CV=0.9862 Hp.

Pmotor   59.9CVx

0.9862 Hp 1cv



59.1Hp.

Considerando la altitud en la que se encuentra la planta en Oruro y la ubicación del equipo, es de aproximadamente a 4000 msnm, teniendo una pérdida de aproximadamente del 12 %. La potencia del motor será:

Potencia motor = 59.1 0.12x59.1  ==.  Se adopta un motor de 75 Hp. En 380 V/50Hz 31

3.5 DISEÑO DEL TRANSPORTADOR HELICOIDAL: Como se indicó en el punto 2.1.4, el diseño del transportador helicoidal se la realizara tomando todas las consideraciones de la norma CEMA. 3.5.1 CLASIFICACION DE MATERIAL: Según CEMA, todos los diseños y/o especificaciones de equipos de transporte son realizados considerando el código de material y este se obtiene de una clasificación del mismo. Para la clasificación del material a ser transportado, debe ser tres principales propiedades que afectan la transportabilidad de los materiales sólidos, líquidos o gaseosos. Estas tres propiedades son: 

Tamaño de la partícula.



Flujobilidad.



Abrasividad

Considerando lo expuesto anteriormente, la ulexita seca se clasificada bajo un código e material donde: 32

a) TAMAÑO DE PARTÍCULA: Es menor o inferior a una malla 200, por lo corresponde a designación A200. b) FLUJOBILIDAD: Se encuentra en un rango de fluidos con rango de 4, lo que equivale a un valor de 2. c) ABRASIVIDAD: Considerado como moderadamente o poco abrasivo con un índice de abrasivo de 5. Bajo estas características la designación del material “ULEXITA SECA” es igual a:

A200 2 5 Datos: Capacidad requerida= 5 ton/hr Longitud= 4 metros Peso específico= 0.65 gr/cm3 Cod. Material= A25 Angulo de inclinación= 0° 3.5.2 CALCULO DE LA CAPACIDAD EQUIVALENTE La misma está definida por la ecuación:

CAP.EQUIV.=CAP.REQUERIDA∗CF1∗CF2∗CF3  Donde; CF1: FACTOR DE PASO DE LA HÉLICE = 1 CF2: FACTOR DE GRADO DE LLENADO = 1.27 CF3: FACTOR DE ALABES ESPECIALES = 1 Vease anexo 3 (valores diferentes de los factores CF1,CF2, CF3) Evaluando la ecuación 17, tenemos:

CAP. EQUIV. = 5 ∗ 1 ∗ 1.27 ∗ 1 = 6.35 ton/hr 33

(17)

Determinando la capacidad volumétrica, siendo definida por:

CAP.Vol.= .   pie3/hr 

(18)

Donde: CAP. Vol: capacidad a transportar volumétrica (pie3/min) CAP. Equiv: capacidad equivalente (ton/hr)

: densidad del material (Ton/m3) Evaluando la ecuación 18, tenemos:

m3 = 346 pie3/hr CAP.Vol.= 6.35 =9.8 0.65 hr Según tablas (Vease anexo 4), para el código de material asignado corresponde un grado de llenado de 30%A. Para la misma seleccionamos un transportador de diámetro y paso de hélice igual 16 plg. con propiedades siguientes:

34

capacidad a 1 rpm=7.57 ft3 hr = 0.214 m3/hr capacidad a 1rpm = γ ∗cap.volumetrica ton hr  capacidad a 1rpm = 0.65∗ 0.214 = 0.1391 ton/hr Determinando la velocidad de rotación del transportador:

equivalente = 6.35 = 45.7 rpm N = capaciad capacidad a 1 rpm 0.1391 Sin embargo, dentro el mercado local es muy comercial encontrar con 50 rpm de salida en el eje del reductor, por lo cual adoptaríamos 50 rpm. 3.5.3 CALCULO DE LA POTENCIA DEL TRANSPORTADOR 3.5.3.1 POTENCIA EN VACIO:

Hpf= ∗∗∗   

(19)

3.5.3.2 POTENCIA PARA TRANSPORTE DEL MATERIAL:

HPm= ∗∗W∗∗∗   

(20)

3.5.3.3 POTENCIA TOTAL:

TotalHP= +∗   

(21)

Donde:

HPf =

Potencia del transportador en vacío en HP

HPm = Potencia L

necesaria para mover el material en HP

= Longitud

total del transportador: 4 m (13.12 ft) 35

N

= Velocidad

Fd

= Factor

de rotación de operación del transportador: 50 rpm

de tamaño del transportador: 67

Fb

= Factor

de fricción de soportes intermedios: 1

C

= Capacidad

del transportador: 346 ft3/hr

W

= Peso

específico del material: 40.6 lb/ft3

Ff

= Factor

de forma de la hélice: 1

Fm

= Factor

de material: 1.5

Fp

= Factor

de paleta: 1

Fo

= Factor

de sobrecarga: 2.7

e

= Factor

de eficiencia ó Rendimiento: 0.87

Evaluando en las ecuaciones 19, 20 Y 21, tenemos:

Hpf = 0.044 hp

Hpm= 0.276 hp Siendo la potencia total del transportador iagual:

.=0.99 hp Total HP = .+. . Determinando el torque requerido por el transportador:

.=1253.6 Lbs-Plg TORQUE=  =   3.5.3.4 POTENCIA DEL MOTOR  Considerando que el motorreductor debe ser de engranajes, cuya eficiencia es de 0.9, la potencia del motorreductor será:

pot.red.= 0.99 0.9 = 1.11 hp 36

La potencia del motor es afectada por un factor de altura, para lo cual se considera una pérdida en potencia del 3% por cada 1000 pies de altitud después de los primeros 1000 pies. Considerando la altitud en la que se encuentra la planta en Oruro y la ubicación del equipo, es de aproximadamente a 4000 msnm, teniendo una pérdida de aproximadamente del 12 %. La potencia del motor será:

Potencia motor = 1.11 0.12x1.11  ==.  Se adopta un motor de 3 Hp. En 380 V/50Hz 4.- CONCLUSIONES a) El proyecto desarrollado muestra un equipo de filtración al 99.99% de eficiencia, y además de que no requieren de un mantenimiento costoso. b) Todo el proyecto desarrollado muestra la aplicación de todos los estándares internacionales de diseño, por lo cual se convierte en equipos de alta eficiencia. c) Si la temperatura de salida de los gases bajaría a menos de 150 °C, el equipo de filtración estaría sobredimensionado por lo cual es posible utilizarlo para despolvorizar otros equipos más. d) En caso de tener bajas temperaturas del ambiente, por debajo de cero, es necesario forrar el colector y el ducto principal de succión. Par ello usar aislante de 4 plg. de espesor como mínimo para evitar la condensación de los gases calientes. e) Si se desea emplear el ventilador actual que tienen en planta de Rio Grande, debe hacerse una valoración de todos sus componentes. Por ejemplo, se vio que el rodete del ventilador no es el apropiado (mala fabricación), diámetro de eje, descansos, etc.

37

f) Se tuvo que tomar la dirección de evacuación del material por el tornillo helicoidal (mismo sentido del flujo dentro el colector) por condiciones de layout de los equipos y su descarga. g) La potencia calculada está enfocada a un ventilador de tipo centrífugo de paletas radiales, de ahí que sus rendimiento total es bajo. Si se consideraría un ventilador de alta eficiencia, como ser de paletas curvadas hacia atraz, este rendimiento seria mayor y por ende la potencia sería menor.

5.- BIBLIOGRAFIA: 1. PRONTUARIO DEL CEMENTO………………OTOLABAN 2. MANUAL DE DESPOLVORIZACION………CEMEX 3. MANUAL DE COLECTORES ………………… IAC – USA 4. HANDBOOK DUST COLLECTOR…………..BHA GROUP 5. INDUSTRIAL VENTILATION………………… ACGIH 6. HANDBOOK SCREW CONVEYORS………..KWS 7. HANDBOOK SCREW CONVEYORS………..MARTIN 8. COMPRESORES Y VENTILADORES………..CRUZ DA COSTA (PORTOALEGRE) 9. HIDRAULICA………………………………………… ..CLAUDIO MATAIX

5. ANEXOS

Ing. Roger Villegas

38

ANEXO 1. TABLA DE PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA ULEXITA DETALLE DE DATOS PARA EL CÁLCULO Y DISEÑO DEL COLECTOR DE POLVO INFORME GRANULOMETRÍA

1.- COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA ULEXITA N º COMPUESTO 1 Óxido de boro

% 36.50

MALL A 8

COMPUESTO B2O3

% 24.04

2 Óxido férrico

Fe2O3

0.09

20

24.98

3 Trióxido de azufre

SO3

3.15

30

7.09

4 5 6 7 8

Na2O CaO MgO ClAl2O3

12.60 14.00 0.77 6.80 0.05

100 200 -200

24.09 5.01 14.72 99.93

Óxido de sodio Óxido de calcio Óxido de magnesio Cloruros Óxido de aluminio

9 Dióxido de silicio TOTALES 1 0 Trióxido de arsénico 1 1 Cadmio 1 2 Níquel 1 3 Cromo 1 4 Mercurio 1 5 Humedad 1 6 Densidad 1 7 Boro soluble

SiO2

As2O3 Cd Ni Cr Hg H2O

3.14 77.10 23 ppm 0.1 ppm 0.1 ppm 1.8 ppm 0.2 ppm

4.GRANULOMETRÍA ESTIMADA MALL A

39

%

mm

4

20.50

4.75

8

18.00

20

18.00

30

12.00

3.64

100

26.00

2.36 850 µm 600 µm 150 µm

2.14

200

11.00 75 µm

10.2

-200

2.- DENSIDAD DEL MATERIAL HÚMEDO CHANCADO (32-33%) = 0,75 g/cm3 2.- DENSIDAD DEL MATERIAL SECO (45-46%) = 0,65 g/cm3

mm 2.36 850 µm 600 µm 150 µm 75 µm

15.00 100.00

3.- ÁNGULO DE REPOSO MATERIAL HÚMEDO 41 º. ÁNGULO DE REPOSO MATERIAL SECO 32º 5.- TEMPERATURA MÁXIMA DEL SECADOR PEQUEÑO (HORNO DE 14 m x 1,05 m) Temperatura de la ruedas del horno

Temperatura en el exterior de la chapa del horno pequeño 6.- TEMPERATURA MÁXIMA DE LOS GASES EN LA ZONA DE CALCINACIÓN 700ºC 7.- LA CAPACIDAD MÁXIMA DEL SECADOR (8.05 m X 1.8m) se estima en 10 t/hr de producto seco 8.- PLANO DEL SECADOR SE ADJUNTA EN OTRO ARCHIVO 9.- EL HORNO FUNCIONARÁ EN LA ZONA INDUSTRIAL HUAJRA DE LA CIUDAD DE ORURO (3670 msnm) 10.- SE ADJUNTA UN GRÁFICO DE LA VELOCIDAD DE SECADO

40

ANEXO 2. TABLA DE CFM DE DESEMPOLVE

41

ANEXO 3. TABLA DE FACTORES

42

ANEXO 4. TABLA DE CAPACIDADES DE LOS TRANSPORTADORES HELICOIDALES

Código de la clase de material .

Grado de Llenado

Dia. del sinfín (plg.)

**Capacidad

Capacidad,

3

ft /h

ft /h

A RPM max.

A 1 RPM

165 155 150 145 140 130 120 110 100

368 1270 1650 2820 4370 6060 8120 10300 16400

2,23 8,2 11 19,4 31,2 46,7 67,6 93,7 164

120 100 100 90 85 80 75 70 65

180 545 730 1160 1770 2500 3380 4370 7100

1,49 5,45 7,3 12,9 20,8 31,2 45 62,5 109

Tamaño Maximo Máxima de particulas RPM* (plg.)

3

material " C las e I" 

A-15 A-25 B-15 B-25 C-15 C-25 -

-

6 9 10 12 14 16 18 20 24

3/4 1 1/2 1 3/4 2 2 1/2 3 3 3 1/2 4 1/2

material " Clase I I" 

A-35 A-45 B-35 B-45 C-35 C-45 D-15 D-25 D-35

D-45 E-15 E-25 E-35 E-45 -

 3/4 1 1/2 1 3/4 2 2 1/2 3 3 3 1/2 4 1/2

6 9 10 12 14 16 18 20 24

material " Clase I II" 

 A-16

C-36

6

 A-26

C-46

9

 A-36

D-16

10

 A-46

D-26

12

B-16

D-36

14

B-26

D-46

16

B-36

E-16

18

B-46

E-26

20

C-16

E-36

24 -

C-26

E-46

 3/4 1 1/2 1 3/4 2 2 1/2 3 3 3 1/2 4 1/2

 

60

90

1,49

 

55

300

5,45

 

50

365

7,3

50

645

12,9

50

1040

20,8

45

1400

31,2

45

2025

45

40

2500

62,5

40 -

4360 -

109 -

 

60

45

0,75

 

55

150

2,72

 

50

180

3,65

50

325

6,46

50

520

10,4

45

700

15,6

-

material " Clase IV " 

 A-17

C-37

6

 A-27

C-47

9

 A-37

D-17

10

 A-47

D-27

12

B-17

D-37

14

B-27

D-47

16

B-37

E-17

18

B-47

E-27

20

C-17

E-37

C-27

E-47

24 -

 3/4 1 1/2 1 3/4 2 2 1/2 3 3 3 1/2 4 1/2 -

43

 

45

1010

22,5

40

1250

31,2

40 -

2180 -

54,6 -

ANEXO 5. HOJA DE ESPECIFICACIÓN TÉCNICA DEL SISTEMA DE COLECCIÓN FICHA TÉCNICA DE SISTEMA DE COLECCIÓN

PROYECTO: DESPOLVORIZACIÓN HORNO SECADOR ULEXITA

CLIENTE: COPLA LTDA.

DATOS GENERALES Colector de mangas para Ulexita

Colector PULSE JET Ubicación

Oruro - Bolivia

Fecha de puesta en marcha

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS COLECTOR Flujo (m3/h)

25,485

Temperatura de operación (°C) Dimensiones carcaza (lxaxh) en mm Peso Carcasa y tolva/estructura/accesos/ductos (Kg)

150

Flujo (ACFM)

15,000

Altitud (msnm)

3,850

3900x2540x3200

Disposición

xxx/xxx/xxx/xxx

Relación Aire Tela (m3/min/m2)

17 filas con 11 bolsas cada fila 1.59:1

Área filtrante (m2)

273

Velocidad intersticial (m/s)

1.09

Can Velocity (m/s)

1.09

Presión de diseño (mbar)

49.82

ESPECIFICACIONES TECNICAS MANGAS y CANASTILLOS Cantidad de mangas

Material / Acabado de las mangas

187

Dimensiones mangas (ØxL) en mm

152.4x3060

Dimensiones Canastillos (ØXL) Calibre

Nomex / Chamuscado

Sistema de sujeción

Snap-band

142.875.4x3048

Material de Canastillos

Acero galvanizado

11 ga (3.038 mm)

Cantidad de alambres

12

SISTEMA DE LIMPIEZA Válvula solenoide doble diafragma Tubería de Interconexión

Marca Goyen de 1 1/2 " Cantidad de válvulas Medidor de diferencial de presión Photohelic

1/4"

44

17 Marca Dwyer 3015

Requerimiento de aire comprimido (m3/min)

1.19-1.80

Presión requerida

6-7 bar

Número de Serie ventilador / frame

XXXX/XXX

VENTILADOR Ventilador marca XXXXX CFM / Presión estática (Pg de columna de agua) Motor Voltaje/Fase/Frecuencia (V/#/Hz)

Modelo XXXXX 15000 / 12"

Potencia del motor (HP) / RPM Eficiencia /Grado protección / Clase de Aislación

XXXXX 380/3/50

XXXX/XXX Premium Eff. / IP55 - TEFC / F

SISTEMA DE DESCARGA Sistema de descarga

Hacia tornillo transportador

Capacidad ton/hr

Dimensiones Tornillo Helicoidal (ØXL)

254x4000 mm

Potencia del motor (HP) / RPM

45

7.5 3,/50,