escuela superior politÉcnica del litoral

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN

TEMA:

PRESENTADO POR: PATRICIO MORENO ALTAMIRANO

OBJETIVOOBJETIVOOBJETIVOOBJETIVO

Establecer Establecer de manera clara y objetiva todas las de manera clara y objetiva todas las consideraciones necesariasconsideraciones necesarias para el desarrollo para el desarrollo del proyecto de implementación del carbón del proyecto de implementación del carbón mineral como combustible en su etapa de mineral como combustible en su etapa de Recepción, Almacenamiento y Extracción de su Recepción, Almacenamiento y Extracción de su lugar de almacenamiento;lugar de almacenamiento; siguiendo las normas siguiendo las normas y recomendaciones establecidas para estos y recomendaciones establecidas para estos fines.fines.

¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN?¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN?¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN?¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN?

Demanda mundial de energíaDemanda mundial de energía


Precio del petróleo y gas natural.Precio del petróleo y gas natural.


Según estudios realizados la explotación de Según estudios realizados la explotación de Petróleo y Gas Natural llegará a su máximo en Petróleo y Gas Natural llegará a su máximo en la presente década y luego decaerá.la presente década y luego decaerá.


Combustible más abundante del planeta.Combustible más abundante del planeta. Combustible más barato por unidad de Combustible más barato por unidad de

energía.energía. Estabilidad de precio.Estabilidad de precio.

VENTAJAS DEL CARBÓN MINERALVENTAJAS DEL CARBÓN MINERAL


ABUNDANCIAABUNDANCIAABUNDANCIAABUNDANCIA

Reservas Probadas en EEUU.

20 años del consumo mundial.

Reservas Posibles en EEUU.

200 años del consumo mundial.


Carbón Mineral:Carbón Mineral: 0.15 Centavos de USD/MJ0.15 Centavos de USD/MJ

Gas Natural:Gas Natural: 0.51 Centavos de USD/MJ0.51 Centavos de USD/MJ

Petróleo:Petróleo: 0.82 Centavos de USD/MJ0.82 Centavos de USD/MJ

PRECIO EN MERCADO INTERNACIONAL.PRECIO EN MERCADO INTERNACIONAL.PRECIO EN MERCADO INTERNACIONAL.PRECIO EN MERCADO INTERNACIONAL.


Aumento de precio en 30 añosAumento de precio en 30 años

Carbón Mineral:Carbón Mineral: 65%65%

Gas Natural:Gas Natural: 240%240%

Petróleo:Petróleo: 530%530%

Aumento de precio en 30 añosAumento de precio en 30 años

Carbón Mineral:Carbón Mineral: 65%65%

Gas Natural:Gas Natural: 240%240%

Petróleo:Petróleo: 530%530%

ESTABILIDAD DE PRECIO.ESTABILIDAD DE PRECIO.ESTABILIDAD DE PRECIO.ESTABILIDAD DE PRECIO.

DESVENTAJASDESVENTAJASDESVENTAJASDESVENTAJAS

Gran volumen por unidad de energía.Gran volumen por unidad de energía. Contaminante.Contaminante.

Combustión

Cenizas Colectores de polvo

Gases Lavadores HúmedosManejo y Transporte Colectores

de polvo

Técnicas para obtención de combustibles limpios a partir del carbón

EL CARBÓN MINERALEL CARBÓN MINERALEL CARBÓN MINERALEL CARBÓN MINERAL

El carbón es un combustible sólido que se El carbón es un combustible sólido que se originó a partir de los restos de formas de originó a partir de los restos de formas de vida vegetal de hace millones de años.vida vegetal de hace millones de años.

CLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓN

El carbón según ASTM se clasifica en:El carbón según ASTM se clasifica en:

Antracitas.Antracitas. Bituminosos.Bituminosos. Sub-bituminosos.Sub-bituminosos. Lignitos.Lignitos.

PROYECTO: IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA PARA PROYECTO: IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA PARA UTILIZAR CARBÓN COMO COMBUSTIBLE UTILIZAR CARBÓN COMO COMBUSTIBLE

INDUSTRIALINDUSTRIAL

PROYECTO: IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA PARA PROYECTO: IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA PARA UTILIZAR CARBÓN COMO COMBUSTIBLE UTILIZAR CARBÓN COMO COMBUSTIBLE

INDUSTRIALINDUSTRIAL

Recepción y AlmacenamientoRecepción y Almacenamiento

Transporte al MolinoTransporte al Molino

MoliendaMoliendaDosificaciónDosificación

OBJETIVOOBJETIVOOBJETIVOOBJETIVO

Establecer Establecer de manera clara y objetiva todas las de manera clara y objetiva todas las consideraciones necesariasconsideraciones necesarias para el desarrollo para el desarrollo del proyecto de implementación del carbón del proyecto de implementación del carbón mineral como combustible en su etapa de mineral como combustible en su etapa de Recepción, Almacenamiento y Extracción de su Recepción, Almacenamiento y Extracción de su lugar de almacenamiento;lugar de almacenamiento; siguiendo las normas siguiendo las normas y recomendaciones establecidas para estos y recomendaciones establecidas para estos fines.fines.

PRECAUCIONES EN UTILIZACIÓN DE PRECAUCIONES EN UTILIZACIÓN DE CARBÓN MINERALCARBÓN MINERAL


Explosiones de polvo.Explosiones de polvo.Explosiones de polvo.Explosiones de polvo.

COMBUSTIBLE

OXIGENO TEMPERATURA

DISPERSION CONFINAMIENTO



Autoignición y desgaste.Autoignición y desgaste.Autoignición y desgaste.Autoignición y desgaste.

CARBÓN

TEMPERATURA

O2 O2

CALOR CALOR



Factores de Influencia:Factores de Influencia:

Contenido de materia volátil en el carbón.Contenido de materia volátil en el carbón. Tamaño de grano del carbón.Tamaño de grano del carbón. Temperatura y contenido de agua en las pilas.Temperatura y contenido de agua en las pilas. Alturas de las pilas.Alturas de las pilas. Compresión de las pilas.Compresión de las pilas. Composición química del carbón.Composición química del carbón.

Autoignición y desgaste.Autoignición y desgaste.Autoignición y desgaste.Autoignición y desgaste.

PROPIEDADES DE CARBÓN BITUMINOSOPROPIEDADES DE CARBÓN BITUMINOSOPROPIEDADES DE CARBÓN BITUMINOSOPROPIEDADES DE CARBÓN BITUMINOSO

Poder calorífico:Poder calorífico: 330.2 MJ/kg.0.2 MJ/kg.

Densidad Aparente:Densidad Aparente: 720–880 720–880 kkg/mg/m33..

Tamaño:Tamaño: 0-0-50 mm.50 mm.

Ángulo de Reposo:Ángulo de Reposo: 35 º.35 º.

Ángulo Fricción interna:Ángulo Fricción interna: 48.7º.48.7º.

Ángulo Fricción paredes metálicas:Ángulo Fricción paredes metálicas: 26.5º.26.5º.

Ángulo de Sobrecarga:Ángulo de Sobrecarga: 15º.15º.

Máxima inclinación para transporte:Máxima inclinación para transporte: 18º.18º.

DIAGRAMA DE FLUJODIAGRAMA DE FLUJODIAGRAMA DE FLUJODIAGRAMA DE FLUJO

RECEPCIÓN

ALMACENAMIENTO

EXTRACCIÓN

IMPLANTACIÓN GENERALIMPLANTACIÓN GENERALIMPLANTACIÓN GENERALIMPLANTACIÓN GENERAL

BT2

BT3

2500

00

5000

0

100000

APILADOR TRIPPERCAR

CP

PILA DE

CARBÓN

BANDATRANSPORTADORA

DE ALIMENTACIÓNAL PROCESO

50000

PROYECCIÓN DE CUBIERTANAVE DE ALMACENAMIENTO

282000

+9000TOLVA DE

RECEPCIÓNSISTEMADE PESAJE

BT1

+0.00

EXTRACTOR

CORTE A – A’CORTE A – A’CORTE A – A’CORTE A – A’

BANDATRANSPORTADORABT2

1451

0

1141

031

00

2500 1000 2950

TOLVA DERECEPCIÓNTR


+9000

+0.00


BT2

BT3

2500

00

5000

0

100000

APILADOR TRIPPERCAR

CP

PILA DE

CARBÓN

BANDATRANSPORTADORA


50000


282000

+9000TOLVA DE


BT1

+0.00

EXTRACTOR

CORTE B – B’CORTE B – B’CORTE B – B’CORTE B – B’12

00

2900

1900

BANDATRANSPORTADORA

BT2

TRANSPORTADORDE DERRAME

COLECTORDE POLVO


VENTILADOR


BT2

BT3

2500

00

5000

0

100000

APILADOR TRIPPERCAR

CP

PILA DE

CARBÓN

BANDATRANSPORTADORA


50000


282000

+9000TOLVA DE


BT1

+0.00

EXTRACTOR

CORTE C – C’CORTE C – C’CORTE C – C’CORTE C – C’

NAVE PARAALMACENAMIENTO

EXTRACTORAPILADOR

4170

1500

41002300

LC

750

550

3°

BANDA DEALIMENTACIÓN

1800

45006050

1000

MURO DE CONTENCIÓNPARA PILA

50720

28600


BT2

BT3

2500

00

5000

0

100000

APILADOR TRIPPERCAR

CP

PILA DE

CARBÓN

BANDATRANSPORTADORA


50000


282000

+9000TOLVA DE


BT1

+0.00

EXTRACTOR

CORTE D – D’CORTE D – D’CORTE D – D’CORTE D – D’

CARRO DE DESCARGA

15000

APILADOR

1060

0

6000 12600

33600

SISTEMA DE RECEPCIÓNSISTEMA DE RECEPCIÓNSISTEMA DE RECEPCIÓNSISTEMA DE RECEPCIÓN

RECEPCIÓN

ALMACENAMIENTO

EXTRACCIÓN

SISTEMADE PESAJE

TOLVA DE RECEPCIÓN

BANDABT1 BANDA

BT2

BANDABT3

COLECTORDE POLVO

VENTILADOR

TRANS. DEDERRAME

SISTEMA DE PESAJESISTEMA DE PESAJESISTEMA DE PESAJESISTEMA DE PESAJE

Puente de Pesaje: Puente de Pesaje: Este consiste en un par de Este consiste en un par de vigas colocadas sobre celdas de carga las vigas colocadas sobre celdas de carga las cuales sensan el peso del camióncuales sensan el peso del camión..

Las cargas son móviles por tanto hay que Las cargas son móviles por tanto hay que utilizar líneas de influencia.utilizar líneas de influencia.

Diseño por Factores de Carga y Resistencia Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD), siguiendo normas del AISC.(LRFD), siguiendo normas del AISC.

Utilización del programa SAP2000.Utilización del programa SAP2000.

SISTEMA DE PESAJESISTEMA DE PESAJESISTEMA DE PESAJESISTEMA DE PESAJE

TOLVA DE RECEPCIÓNTOLVA DE RECEPCIÓNTOLVA DE RECEPCIÓNTOLVA DE RECEPCIÓN

ALMACENAMIENTO DE SÓLIDOS AL ALMACENAMIENTO DE SÓLIDOS AL GRANEL.GRANEL.


TIPOS DE TOLVA.TIPOS DE TOLVA.

FLUJO DE MASA FLUJO DE EMBUDO


PROBLEMAS CON TOLVA DE FLUJO PROBLEMAS CON TOLVA DE FLUJO DE EMBUDO.DE EMBUDO.


DISEÑO DE FORMADISEÑO DE FORMA

Parte Vertical + Inclinada.

Anillos en Transición.

Anillos para evitar deformación excesiva.

Cubierta para evitar contaminación.

Utilizar Cortinas.


MEDIDAS PRINCIPALESMEDIDAS PRINCIPALES


CÁLCULO DE PRESIONES EN CÁLCULO DE PRESIONES EN TOLVAS.TOLVAS.CÁLCULO DE PRESIONES EN CÁLCULO DE PRESIONES EN TOLVAS.TOLVAS.

Presión Vertical.

Presión Normal a las paredes.

Esfuerzo Cortante

Estado Activo de Esfuerzos.

Estado Pasivo de Esfuerzos.

Utilización de Normas DIN.

Esfuerzos Estado Activo

0

1

2

3

4

5

6

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000

Esfuerzo (Pa)

Alt

ura

(m

)

Sy

Sn

Sf

Esfuerzos Estado Pasivo

0

1

2

3

4

5

6

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000

Esfuerzos (Pa)

Alt

ura

(m

)

Sy

Sn

Sf

Presiones DIN

0

1

2

3

4

5

6

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000

Presión (Pa)

Pro

fun

did

ad (

m)

Sf

Sn


Utilización del Programa SAP2000.

BANDAS TRANSPORTADORASBANDAS TRANSPORTADORASBANDAS TRANSPORTADORASBANDAS TRANSPORTADORAS

BANDABT1 BANDA

BT2

BANDABT3

BT2

BT3

2500

00

5000

0

100000

APILADOR TRIPPERCAR

CP

PILA DE

CARBÓN

BANDATRANSPORTADORA


50000


282000

+9000TOLVA DE


BT1

+0.00

EXTRACTOR

CARRO DE DESCARGA

15000

APILADOR

1060

0

6000 12600

33600


1451

0

1141

031

00

2500 1000 2950

TOLVA DERECEPCIÓNTR


+9000

+0.00


Para el diseño de bandas transportadoras se utilizó Programa Computacional desarrollado como tesis de grado en la FIMCP.

BANDA TRANSPORTADORA BT2BANDA TRANSPORTADORA BT2BANDA TRANSPORTADORA BT2BANDA TRANSPORTADORA BT2

DATOS DE ENTRADA:DATOS DE ENTRADA:

Propiedades del material.

Longitud de Banda: 250 m.

Capacidad: 150 TM/h

Velocidad: 1.5 m/s

Tipo de Rodillo: Terna a 35°

Geometría: Tramo horizontal + inclinado con tensor de gravedad.

Condiciones de Operación.


DATOS DE SALIDA:DATOS DE SALIDA:

Ancho de Banda: 650 mm.

Capacidad Máxima: 306 TM/h (49%).

Potencia Requerida: 15 Hp

Tensión del Contrapeso: 18000 N.

Tipo de Cinta: EP250.

Diámetro de tambores y árboles de transmisión.

Rodillos de Carga y Retorno.


ESPECIFICACIONESESPECIFICACIONES

DESCRIPCIONDESCRIPCION TIPOTIPO ANCHO ANCHO (mm)(mm)

LONG. LONG. (m)(m)

POT. POT. (Hp)(Hp)

VELOC. VELOC. (m/S)(m/S)

BT1BT1 PlanoPlano 14001400 66 1.51.5 0.50.5

BT2BT2 Terna Terna 35°35°

650650 250250 1515 1.51.5

BT3BT3 Terna Terna 35°35°

650650 382382 2020 1.51.5

SELECCIÓN DE EQUIPOSSELECCIÓN DE EQUIPOSSELECCIÓN DE EQUIPOSSELECCIÓN DE EQUIPOS

Se seleccionaron los siguientes equipos:

Transportador de Derrame

Colector de Polvo.

SISTEMA DE ALMACENAMIENTOSISTEMA DE ALMACENAMIENTOSISTEMA DE ALMACENAMIENTOSISTEMA DE ALMACENAMIENTO

ALMACENAMIENTO

EXTRACCIÓN

RECEPCIÓN

CARRO DE DESCARGA

APILADOR

BT2

BT3

2500

00

5000

0

100000

APILADOR TRIPPERCAR

CP

PILA DE

CARBÓN

BANDATRANSPORTADORA


50000


282000

+9000TOLVA DE


BT1

+0.00

EXTRACTOR


EXTRACTORAPILADOR

4170

1500

41002300

LC

750

550

3°


1800

45006050

1000


50720

28600

APILADORAPILADORAPILADORAPILADOR

DATOS PARA SELECCIÓN:DATOS PARA SELECCIÓN:

Material:Material: Carbón Bituminoso.Carbón Bituminoso.

Tamaño:Tamaño: 50 mm50 mm

Altura de la pila:Altura de la pila: 10 m.10 m.

Ancho de la pila:Ancho de la pila: 28.6 m.28.6 m.

Capacidad:Capacidad: 150 TM/h.150 TM/h.

APILADORAPILADORAPILADORAPILADOR

18°

1700

15°

5000

4500

4900

19000

25700

CARRO DE DESCARGACARRO DE DESCARGA(TRIPPER CAR)(TRIPPER CAR)




Tamaño:Tamaño: 50 mm.50 mm.

Altura de descarga:Altura de descarga: 6.6 m.6.6 m.


NAVE PARA ALMACENAMIENTONAVE PARA ALMACENAMIENTONAVE PARA ALMACENAMIENTONAVE PARA ALMACENAMIENTO

Dimensiones (Pila de carbón y equipos).Dimensiones (Pila de carbón y equipos). Estructura fabricada de cerchas, Estructura fabricada de cerchas,

cubiertas con plancha metálica.cubiertas con plancha metálica. Utilizar arcos estructurales.Utilizar arcos estructurales. Apoyo pivotante.Apoyo pivotante.

DISEÑODISEÑODISEÑODISEÑO

CARGAS:CARGAS: Carga Muerta.Carga Muerta. Carga Viva.Carga Viva. Carga de Sismo.Carga de Sismo. Carga de Viento.Carga de Viento.

CRITERIO:CRITERIO:Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD), siguiendo normas AISC.

NAVE PARA ALMACENAMIENTONAVE PARA ALMACENAMIENTONAVE PARA ALMACENAMIENTONAVE PARA ALMACENAMIENTO

225

300

20 260 20

40x120

60

45 45

Ø 100x50Ø41 INT.

PL e = 15 mm

PL e = 12 mm

150

Ø


EXTRACTORAPILADOR

4170

1500

41002300

LC

750

550

3°


1800

45006050

1000


50720

2860020

660

SISTEMA DE EXTRACCIÓNSISTEMA DE EXTRACCIÓNSISTEMA DE EXTRACCIÓNSISTEMA DE EXTRACCIÓN

RECEPCIÓN

ALMACENAMIENTO

EXTRACCIÓN

EXTRACTOR

TOLVA DE ALIMENTACIÓN

EXTRACTOREXTRACTOREXTRACTOREXTRACTOR



Tamaño:Tamaño: 50 mm50 mm

Altura de la pila:Altura de la pila: 10 m.10 m.

Ancho de la pila:Ancho de la pila: 28.6 m.28.6 m.


EXTRACTOREXTRACTOREXTRACTOREXTRACTOR

AUTOMATIZACIÓNAUTOMATIZACIÓNAUTOMATIZACIÓNAUTOMATIZACIÓN

Evitar acumulación de materia en zonas de transferencia.

Bandas deben correr vacías antes de detenerse.

Parada de emergencia general e individuales.

Sensores magnéticos, de desalineación y cable de seguridad en bandas.

PROYECTO INTERDISCIPLINARIOPROYECTO INTERDISCIPLINARIOPROYECTO INTERDISCIPLINARIOPROYECTO INTERDISCIPLINARIO

En proyectos de este tipo el Ingeniero Mecánico debe trabajar en conjunto con Ing. Civil y Eléctrico.

Hay que proporcionar información necesaria.

50 Hp

20 Hp50 Hp

10 Hp

25 Hp

1.5 Hp

15 Hp2 Hp

1.5 Hp

M10

M9

M8M6

M7

M5

M4

M3

M4M2M1

VECP

SP

TD BT3BT2BT1

TCTR

TA

AP

EX

CA: CAMIONSP: SISTEMA DE PESAJETR: TOLVA DE RECEPCIÓNTA: TOLVA DE ALIMENTACIÓNBT: BANDA TRANSPORTADORATD: TRANSPORTADOR DE DERRAMETC: TRIPPER CARAP: APILADOREX: EXTRACTORCP: COLECTOR DE POLVOVE: VENTILADORM: MOTOR

CONCLUSIONESCONCLUSIONESCONCLUSIONESCONCLUSIONES

Debido a la gran demanda de energía mundial, Debido a la gran demanda de energía mundial, existe la necesidad de buscar una alternativa para existe la necesidad de buscar una alternativa para la obtención de energía. Una de las opciones es la la obtención de energía. Una de las opciones es la utilización del carbón mineral por su abundancia, utilización del carbón mineral por su abundancia, estabilidad de precio y bajo costo.estabilidad de precio y bajo costo.


Una desventaja del carbón es la contaminación Una desventaja del carbón es la contaminación producida. Es por esto que una de las industrias más producida. Es por esto que una de las industrias más idóneas para laidóneas para la utilización de este combustible es la utilización de este combustible es la del cemento.del cemento.


Una de las consideraciones más importantes en Una de las consideraciones más importantes en cualquier tipo de proyecto es la seguridad, por esta cualquier tipo de proyecto es la seguridad, por esta razón que hay que poner especial atención en las razón que hay que poner especial atención en las recomendaciones y normas dadas.recomendaciones y normas dadas.


La utilización de programas computacionales La utilización de programas computacionales optimizan el proceso de diseño, disminuyendo el optimizan el proceso de diseño, disminuyendo el tiempo empleado por el personal de proyectos y tiempo empleado por el personal de proyectos y obteniendo resultados confiables.obteniendo resultados confiables.


El tipo de apilador utilizado para este proyecto El tipo de apilador utilizado para este proyecto puede ser diseñado y fabricado localmente. El puede ser diseñado y fabricado localmente. El diseño del resto de equipos requiere ingeniería diseño del resto de equipos requiere ingeniería especializada; una alternativa para disminuir costos especializada; una alternativa para disminuir costos para este tipo de equipos es comprar los planos de para este tipo de equipos es comprar los planos de construcción.construcción.

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