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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

UNIDAD DE TITULACION

TRABAJO DE TITULACION PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE

INGENIERO INDUSTRIAL

ÁREA SISTEMAS PRODUCTIVOS

TEMA

“OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CONDENSADOS EN UNA PLANTA INDUSTRIAL

UTILIZANDO UN SURGE TANK”

AUTOR SORNOZA NAVARRETE MARIO VICENTE

DIRECTOR DEL TRABAJO ING. IND. AREVALO MOSCOSO ALFREDO MSC.

2014

GUAYAQUIL – ECUADOR

ii

“La responsabilidad de los hechos ideas y doctrinas expuestas en esta tesis corresponden exclusivamente al autor”.

Sornoza Navarrete Mario Vicente

C.I. 092187126-5

iii

DEDICATORIA

Dedico esta obra a mi familia en general, en especial a mis queridos padres por

brindarme todo el apoyo necesario para culminar con éxito mis estudios. Y a

todas las personas que de una u otra manera me han transmitido sus

conocimientos y experiencia, para así enfrentar las situaciones que me depara

la vida.

iv

AGRADECIMIENTO

Agradezco infinitamente a Dios por haberme brindado la vida para poder

alcanzar esta meta que me propuse.

Agradecimientos especiales a mi querida madre Mercedes Navarrete por su

apoyo incondicional y saberme guiar siempre por el camino del bien, a mi

esposa y familiares en general que me alentaban y aconsejaban siempre para

conseguir este objetivo.

Agradezco al Ing. Ind. Alfredo Arévalo Tutor de mi tesis, que con su gran

capacidad intelectual como Docente supo guiarme en la culminación de mi

tesis.

v

ÍNDICE GENERAL

Descripción Pág. PRÓLOGO 1

CAPÍTULO 1

GENERALIDADES

Nº Descripción Pág.

1.1 Antecedentes 3

1.2 Contexto del problema 3

1.2.1 Datos generales de la empresa 4

1.2.2 Localización 4

1.2.3 Identificación del CIIU 5

1.2.4 Productos (servicios) 5

1.2.5 Filosofía estratégica 6

1.3 Descripción general del problema 7

1.4 Objetivos 7

1.4.1 Objetivo general 7

1.4.2 Objetivos específicos 7

1.5 Justificativos 7

1.6 Delimitación de la investigación 8

1.7 Marco teórico 9

1.7.1 Sistemas básicos de vapor y principios prácticos de

conservación de energía

9

1.7.2 Generación de vapor 12

1.7.3 Distribución de vapor 16

1.8 Metodología 16

vi

CAPÍTULO 2

SITUACIÓN ACTUAL


2.1 Capacidad de producción 17

2.2 Recursos productivos 27

2.3 Proceso de producción de vapor 28

2.3.1 Tostión 28

2.3.2 Extracción 29

2.3.3 Centrifugación 31

2.3.4 Evaporación 32

2.3.5 Spray 33

2.3.6 Aglomerado 34

2.3.7 Cámara de secado FD Batch 38

2.3.8 Condensadores Bondles FD Batch 39

2.3.9 Sistema de vacío FD Batch 40

2.3.10 Cámara de secado FD Continuo 40

2.3.11 Condensadores Bondles FD Continuo 41

2.3.12 Sistema de vacío FD Continuo 41

2.4 Registro de problemas (Recolección de datos de acuerdo a

problemas)

42

CAPÍTULO 3

ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO


3.1. Análisis de datos e Identificación de problemas 49

3.2. Diagrama Causa Efecto 52

3.3. Análisis de las cinco Fuerzas de Porter 53

vii


3.4. Impacto económico de problemas 54

3.5. Diagnóstico 60

CAPÍTULO 4

PROPUESTA


4.1 Planteamiento de alternativas de solución a problemas 62

4.2 Costos de alternativas de solución 73

4.3 Selección de alternativa de solución 77

CAPÍTULO 5

EVALUACIÓN ECONÓMICA Y FINANCIERA


5.1 Determinación de costos fijos y variables de la propuesta 78

5.2 Financiamiento del proyecto 80

5.3 Recuperación de la inversión 80

5.4 Periodo de recuperación del capital 80

5.5 Coeficiente Beneficio/Costo 81

CAPÍTULO 6

PROGRAMACION PARA PUESTA EN MARCHA


1 Planificación y cronograma de implementación 83

2 Cronograma de implementación 84

viii

CAPÍTULO 7

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


7.1. Conclusiones 85

7.2. Recomendaciones 86

GLOSARIO DE TÉRMINOS 87

ANEXOS 90

BIBLIOGRAFÍA 107

ix

ÍNDICE DE TABLAS


1 Tipos de calderas instaladas en la planta industrial 17

2 Tipos de quemadores utilizados en los calderos 19

3 Caudales promedios de condensado orgánico 44

4 Consumos de bunker galones por toneladas spray 56

5 Consumos de bunker galones por toneladas aglomerado 56

6 Consumos de bunker galones por toneladas liofilizado b. 57

7 Consumos de bunker galones por toneladas liofilizado c. 57

8 Consumo de agua por toneladas de producción spray 58

9 Consumo de agua por toneladas de producción aglomerado 58

10 Consumo de agua por toneladas de producción liofilizado

batch

59

11 Consumo de agua por toneladas de producción liofilizado

continuo

59

12 Consumo de aditivos químicos usado en el área de calderas 60

13 Contenido de energía y eficiencia de combustión 75

14 Inversión fija 78

15 Costo de operación 79

16 Inversión total 79

17 Recuperación anual 81

18 Flujo de caja 82

x

ÍNDICE DE ANEXOS


1 Organigrama de El Café C:A 90

2 Ubicación Geográfica de El Café C.A 91

3 Esquema de trabajo de la empresa 92

4 Diagrama de Flujo de Procesos 93

5 Diagrama de Bloques Distribución de vapor y

condensado

94

6 Facturación de agua potable 95

7 Esquema actual 97

8 Esquema propuesto 100

9 Diagrama de Causa - Efecto 103

10

11

Diagrama Causa – Efecto mejorada

Cronograma de implementación

104

105

xi

ÍNDICE DE GRAFICOS


1 Sistema ideal de vapor 9

2 Esquema de un sistema de vapor 10

3 Clasificación de las calderas 13

4 Esquema de funcionamiento de las calderas

pirotubulares

14

5 Esquema de funcionamiento de las calderas

acuatubulares

15

6 Caldero cleaver brooks 18

7 Caldero fulton 18

8 Tostador de café 29

9 Extractores de café 29

10 Distribuidor de vapor en línea de extracción 30

11 Esquema de una línea de extracción 30

12 Manifold de extracción 31

13 Centrifuga alfa laval 32

14 Evaporador tubular de tres efectos 32

15 Intercambiador de calor 33

16 Vibrofluizer 34

17 Ventilador de aire caliente del vibrofluizer 35

18 Ventilador de aire caliente del vibrofluizer #2 35

19 Cámara de aglomerado 36

20 Ventilador de aire caliente cámara de aglomerado 36

21 Tanque redisuelto 37

22 Silo de bagazo 38

xii


23 Cámara de secado 39

24 Condensador bondles fd batch 39

25 Sistema jet eyector de dos etapas 40

26 Cámara de secado continuo 41

27 Condensador bondle 41

28 Sistema jet eyector de cinco etapas 42

29 Tanque recolector de condensado 42

30 Perdida de energía en tanque recolector 43

31 Tanque recolector de condensado vertical 43

32 Perdida de condensado orgánico 44

33 Desperdicio de condensado 46

34 Tanque recolector planta continua 46

35 Tanque recolector planta batch y continua 47

36 Tanque deareador #1 48

37 Tanque horizontal 50

38 Tanque vertical 50

39 Flujo de condensado orgánico 51

40 Tanque deareador # 2 69

41 Bomba de alimentación al deareador # 2 69

42 Surge tank 70

43 Tanque vertical 71

44 Nuevo tanque vertical 71

45 Área de condensado 71

46 Manifold de condensado 72

47 Deareador # 1 72

48 Bomba de alimentación de condensado deareador # 1 73

xiii

AUTOR: SORNOZA NAVARRETE MARIO VICENTE TEMA: “OPTIMIZACIÓN DEL SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE

CONDENSADOS EN UNA PLANTA INDUSTRIAL UTILIZANDO UN SURGE TANK”

DIRECTOR: ING. ALFREDO ARÉVALO MOSCOSO MSC.

RESUMEN

El siguiente trabajo se realizó en la Empresa El CAFE C.A. ubicada al noroeste de la ciudad de Guayaquil, en Lomas de Prosperita 18I N-O y 1° Pasaje 32 N-O (Av. Juan Tanca Marengo Km. 3 ½), esta empresa dedicada a la elaboración De café en polvo y café liofilizado según las necesidades del consumidor. El motivo de esta investigación está enfocado a la gran cantidad de agua que es desperdiciada diariamente, al consumo excesivo de combustible y el valor que gasta la empresa en repuestos y mantenimientos por daños de equipos de proceso en el área de evaporación, para realizar tales estudios nos guiaremos en técnicas aprendidas a lo largo de nuestra carrera Universitaria como cuadros, métodos gráficos, diagramas de operación, diagrama de flujo, diagramas de Causa – Efecto etc. Este problema causa pérdidas anuales de $510.739,24 para ello se ha propuesto el montaje de un tanque presurizado llamado surge tank el cual receptara toda el agua (condensado) el cual es desechado al alcantarillado para luego reutilizar toda esa agua en los diferentes procesos de la empresa, al igual que nos permitirá obtener un ahorro de combustible entre un 15 y 35% ya que el agua que ingresara a las calderas tendrá una temperatura que facilitaría su trabajo y aumentaría la eficiencia de ellas, mediante un estudio Económico se ha podido observar que la inversión total es de $68.263,82 la cual se recuperará en menos de un año haciéndola factible. Y la empresa no realizaría ningún préstamo bancario, ya que la inversión del proyecto aun siendo un poco alta la empresa cuenta con los recursos necesarios para soportar la inversión.

PALABRAS CLAVES: Sistema, Recuperación, Condensado, Planta,

Industrial, Surge, Tank.

Sornoza Navarrete Mario Vicente Ing. Ind. Alfredo Arévalo Moscoso Mcs. C.C. 0921871265 DIRECTOR DEL TRABAJO

xiv

AUTHOR: SORNOZA NAVARRETE MARIO VICENTE SUBJECT: “OPTIMIZATION CONDENSATE RECOVERY SYSTEM IN AN

INDUSTRIAL PLANT USING A SURGE TANK”

DIRECTOR: ING. ALFREDO ARÉVALO MOSCOSO MSC.

ABSTRACT

This study was conducted at the Company CAFE CA located northwest of the

city of Guayaquil, in Lomas de Prosperina 18I N-O and Passage 32 (Av. Juan

Tanca Marengo 3 ½ km), the company that From coffee preparation and freeze-

dried coffee powder according to consumer needs. The purpose of this

research is focused on the large amount of water is wasted daily, excessive fuel

consumption and the value that company spends on parts and maintenance for

damages of process equipment in the area of evaporation, to perform such

studies techniques learned will guide us along our university career as charts,

graphs methods, timing charts, flow chart diagrams Cause - Effect etc. This

problem cause annual losses of $510.739,24 for this has been proposed the

installation of a tank pressurized called surge tank which responsive all the

water en the different processes of the company, as it will allow us to obtain

between 15 and 35% fuel savings since the water that entered the boilers will

have a temperature that would facilitate their work and increase the efficiency of

them, through an economic study is has been observed that the total

investment is $68.263,82, which will be recovered in less than a year making it

feasible. And the company would not perform no bank loan, sence the

investment of the project still a bit high the company has the resources

necessary to support investment.

KEY WORDS: System, Recovery, Condensate, Plant, Industrial, Surge

Tank.

Sornoza Navarrete Mario Vicente Ind. Eng. Alfredo Arévalo Moscoso Mcs. C.C. 0921871265 DIRECTOR OF WORK

PRÓLOGO

CAPITULO 1.- En este capítulo se encontrará información histórica de

la empresa y sus antecedentes, también se detalla toda la información

referente a la forma de trabajo y sus objetivos como empresa.

CAPITULO 2.- Aquí se tratará de los datos generales de la empresa, se

analizarán todos los procesos que tiene El CAFE C.A. se detalla los recursos,

y todos sus procesos de producción. También se estudiará la situación actual

en su producción diaria y mensual, se analizarán los diferentes tipos de

problemas que actualmente afectan a la producción.

CAPITULO 3.- En este capítulo se analizarán los diferentes problemas

que se encontraron mediante la Matriz Foda y diagramas de Pareto, también

se cuantificara las pérdidas, y dará un diagnóstico.

CAPITULO 4.- Aquí se dará a conocer las alternativas existentes para

contrarrestar el problema más importante, se analizarán el costo de cada

alternativa y se seleccionará la más apropiada para el mejoramiento de la

empresa.

CAPITULO 5.-En el capítulo presente se harán análisis de tipo

económico para la alternativa seleccionada, además de realizar cálculos para

el plan de inversión y balance económico para la determinación del tiempo de

recuperación del valor de la inversión.

CAPITULO 6.- En este capítulo se utilizarán herramientas básicas pero

de mucha ayuda para la determinación de este proyecto, como es el programa

Prólogo 2

Microsoft Project. Se determinará el tiempo necesario para el comienzo y

finalización del proyecto.

CAPITULO 7.- Se dan conclusiones y recomendaciones en la Empresa

EL CAFE C.A. para la ejecución del proyecto.

CAPÍTULO 1

GENERALIDADES

1.1 Antecedentes

El 17 de noviembre de 1979 el señor Luís Noboa Naranjo, el

empresario más visionario que ha tenido el país, fundó en el puerto de Manta

una empresa para fabricar café soluble teniendo en mente principalmente el

mercado internacional y avizorando el potencial agroindustrial exportador que

tiene el país, confiando en su capacidad para crear fuentes de trabajo y en la

gente ecuatoriana.

Con un equipo compuesto por ejecutivos, obreros y empleados, con

mucho esfuerzo e inversión de recursos humanos, tecnológicos y financieros

se desarrollaron productos de excelente calidad y poco a poco se fueron

ganando la confianza de los clientes en el exterior y en el mercado local, hasta

convertir a la organización en lo que es hoy, empresa líder indiscutible del

mercado ecuatoriano. Con el pasar del tiempo y con la finalidad de satisfacer

la creciente demanda se incorpora a la División Café la planta industrial de

Guayaquil.

1.2. Contexto del problema

El incremento continúo de la demanda de energía asociado al desarrollo

socio económico, las restricciones financieras para ampliar la oferta

energética, la necesidad de lograr una mayor competitividad y a su vez atenuar

el impacto ambiental de las tecnologías energéticas, fundamentan hoy en día

la gran importancia que tiene el mejoramiento de la eficiencia energética en

cualquier proceso.

La factibilidad técnico-económica de recuperar energía y condensado orgánico

presente en la Planta Industrial “El Café” representa a la fecha un problema

Generalidades 4

aun no resuelto que limita poder explotar esta vía para el incremento de

eficiencia energética del sistema de vapor.

Para el caso de la Planta Industrial “El Café”, se desea incrementar la

eficiencia del sistema de recuperación de vapor reemplazando el sistema

actual de recuperación de condensados por un sistema de retorno de

condensado presurizado utilizando un Surge Tank, el mismo que permitiría

ahorrar el costo de combustible de un 15% a un 35%.

1.2.1 Datos generales de la empresa

La Compañía de Elaborados de Café “El Café C.A.” consta de cuatro

áreas de producción definidas como;

Planta Soluble

Planta Liofilizado Bacth

Planta Liofilizado Continúo

Planta Ultramares (área de volteo)

Cada área ocupa un espacio físico dentro de la planta manteniendo

correlación e independencia una de otra. Estas han sido diseñadas según las

necesidades de expansión de la planta y al cambio e innovación de la

demanda del cliente hacia el producto elaborado. (Ver anexo 1 pág. 90)

1.2.2 Localización de la empresa

El café es una empresa ecuatoriana de café soluble industrializado

fundada en 1978, inicio sus operaciones con café soluble atomizado y

aglomerado.

Compañía de Elaborados de Café “El Café C.A.” se encuentra ubicada

al noroeste de la ciudad de Guayaquil, en Lomas de Prosperita 18I N-O y 1°

Pasaje 32 N-O (Av. Juan Tanca Marengo Km. 3 ½), cuenta con un área total

de 33117 m2. (Ver anexo 2 pág. 91)

Generalidades 5

1.2.3 Identificación según Código Internacional Industrial Uniforme

(CIIU)

Estipulada por las naciones unidas las siglas CIIU significan código

industrial internacional unificado este indica la actividad a la cual se dedica

cada empresa y en Ecuador se la utiliza desde la década de los 70.El CIIU de

cada empresa por lo regular viene expresado en 5 dígitos en donde el primer

dígito representa la gran rama de actividad en la cual se desempeña la

empresa y viene dado desde el número 1 al 9.

1. Agricultura, ganadería, caza, silvicultura y pesca

2. Explotación de minas y canteras

3. Industria manufacturera

4. Electricidad, gas y agua

5. Construcción

6. Comercio al por mayor y menor, restaurantes y hoteles

7. Transporte almacenamiento y comunicaciones

8. Servicio a empresas, bienes inmuebles, financieros y seguros

9. Servicio a personas comunales sociales y personales

El siguiente número es una subcalificación del primero más detallada

así hasta llegar al quinto dígito; gracias a este número se reconocerá la

actividad precisa de la empresa

El código CIIU de la Empresa El Café S.A es: D1543

1.2.4 Productos (Servicios)

La compañía tiene liderazgo en Ecuador con el 35% de participación de

mercado en la categoría de café soluble.

La empresa ofrece al mercado los siguientes productos:

Café soluble en polvo

Café soluble liofilizado

Café soluble descafeinado

Café soluble orgánico

Generalidades 6

1.2.5 Filosofía estratégica

Misión.

La misión de la empresa es producir café de óptima calidad para el

mercado nacional y extranjero con personal altamente motivado, generando

divisas para el país, siendo la satisfacción de nuestros clientes y accionistas

nuestro motivo principal.

Visión.

Bajo el liderazgo del Ab. Álvaro Noboa, la empresa ha entrado en un

proceso de crecimiento que la ha llevado a duplicar su capacidad instalada

vigente, con miras a hacer realidad en tres años el “convertirnos en empresa

líder indiscutible en la Comunidad Andina y a nivel mundial para la

exportación de café, contando con personal altamente calificado y ser así

la empresa abanderada del grupo Noboa”.

Política.

La gerencia de la compañía de Elaborados de café EL CAFÉ C.A tiene

como uno de sus compromisos principales, el precautelar la seguridad y salud

en el trabajo así como la preservación de sus bienes y activos cumpliendo con

las normas legales pertinentes.

Para el logro de estos compromisos empresariales, se establece como

norma de conducta la prevención de riesgos laborales en todos los niveles de

la organización, procurando para ello adecuadas condiciones de trabajo,

promoviendo la mejora continua y la capacitación permanente del personal.

La empresa garantiza trabajo directo a 1.250 ecuatorianos y trabajo

indirecto a aproximadamente 800 personas entre contratistas y proveedores de

servicios, se preocupa por todos y cada uno de los empleados buscando la

mejora continua para cada uno de los puestos de trabajo y desarrollando

capacitaciones continuas cada día.

Generalidades 7

1.3 Descripción general del problema

En estos últimos años, la conciencia energética y la percepción

medioambiental han transformado el sistema de condensado. Lo que antes era

un modesto subproducto de la distribución de vapor se ha convertido hoy día

en un recurso muy valioso para cualquier industria. La Planta Industrial El

Café-Guayaquil”, actualmente posee una capacidad instalada de generación

de vapor de 2300 BHP, los diferentes procesos de producción requieren una

distribución de vapor de 1500 BHP.

El Sistema de recuperación de condensado está compuesto por dos

deareadores, los mismos que están operando a una presión de 10 Psi, esto

hace que el sistema obtenga una eficiencia aproximada del 54%, y es por eso

que el consumo de combustible y de agua están elevados.

Además en el proceso de evaporación se está desperdiciando

aproximadamente 194.4 m3/día de condensado orgánico, debido a que son

enviados a la planta de efluentes y se está desechando dinero al sumidero.

(Ver tabla # 3 pag.44)

1.4 Objetivos

1.4.1 Objetivos Generales

Establecer una mejora que permita la optimización del sistema de

recuperación de condensado utilizando un “Surge Tank”.

1.4.2 Objetivos Específicos

Establecer los parámetros para analizar el sistema actual.

Determinar las condiciones actuales del sistema de retorno de

condensado

Realizar una evaluación del sistema utilizando un Surge Tank

1.5 Justificativos

La eficiencia es el corazón en un sistema de vapor. El concepto de

ingeniería llamado “circuito totalmente cerrado” hace que en una planta

Generalidades 8

industrial se tenga cero perdidas de vapor y un retorno de condensado mayor

al 95%.

Para poder mejorar la eficiencia del sistema de recuperación de

condensado de la planta industrial “EL CAFÉ-GUAYAQUIL”, se diseñará e

implementará un Surge Tank (Tanque de compensación).

El motivo de la instalación de este Surge Tank desde el punto de vista

operacional es que se lo presuriza a 70 Psi, haciendo que las bombas de

transferencia funcionen perfectamente, porque no es vapor lo que van a

bombear cuando el tanque está a la presión atmosférica sino agua a 138°C

que es cercana a la temperatura de saturación del agua a 70 Psi.

Con la implementación del sistema propuesto se dará a conocer a la

alta gerencia la cantidad de energía que se estaría ahorrando, y a su vez

mostrarle cuánto dinero ahorraría la empresa anualmente.

1.6 Delimitación de la investigación

El problema se limita a la situación de continuos desperfectos

mecánicos, eléctricos, etc. que desmotivan al personal por lo que trataremos

de analizar los inconvenientes por los cuales atraviesa la empresa en el

momento de poner en marcha las diferentes alternativas de solución, para los

diversos tipos de problemas que se nos presentan.

1.- En lo que tiene que ver con los problemas ocasionados por las

maquinarias, muchas veces estos ocurren en el horario de la noche lo cual

impide que puedan ser resueltos satisfactoriamente ya que en ese horario no

se cuenta con los mecánicos necesarios para dar una oportuna solución.

2.- La mano de obra calificada es otro inconveniente que la empresa debe de

afrontar ya que cuando es la época de mayor producción se procede a

contratar temporalmente obreros y muchas veces estos no cuentan con la

experiencia necesaria cosa que hace retrasar la producción mientras se

capacita al personal.

Generalidades 9

1.7 Marco teórico

1.7.1 Sistema de operación de vapor

Gracias a las propiedades sobresalientes de transferencia de calor, el

vapor es ampliamente usado como medio de energía. Varios métodos y

procesos son usados para la generación de vapor con propiedades requeridas

por los consumidores individuales en sus sistemas específicos.

Es importante diseñar un sistema de vapor eficiente que evite

desperdicios de vapor, condensado y de energía contenida en él, para lo cual

es importante la selección adecuada de los diferentes componentes y

accesorios del sistema.(Manson R. & Young F., 2003)

FIGURA # 1

SISTEMA IDEAL DE VAPOR.

Fuente: Libro Fundamentos de la Termodinámica Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente

Los sistemas de vapor están compuestos básicamente por tres

subsistemas: La generación de vapor; generado por la caldera, la distribución;

repartida por tuberías para transportar el vapor del lugar de producción hacia

los usuarios y el condensado desde los procesos hacia la caldera y finalmente

los consumidores finales, generalmente equipos o sitios donde se requiere la

energía transportada por el vapor.

Generación: El vapor se genera en una caldera o en un generador de

vapor, transfiriendo el calor de los gases de combustión al agua. Cuando el

agua absorbe bastante calor, este cambia su fase de líquido a vapor. En

algunas calderas un supercalentador incrementa el contenido de energía del

vapor.

Generalidades 10

Distribución: Posterior a la generación del vapor en la caldera es

necesario un medio para llevar la energía del vapor hacia los procesos que lo

requieren. Este medio es la red de distribución de vapor y retorno de

condensado, la que a su vez está conformada por una serie de elementos.

Líneas o redes generalmente de acero cuya función es llevar el vapor

desde la caldera hacia los equipos consumidores. Deben ser seleccionadas de

acuerdo al flujo y presión que circula por ellas. Una mala selección ocasionará

perdidas de energía y daños en válvulas, trampas de vapor o equipos

consumidores. La velocidad media del vapor y del condensado no debe

sobrepasar 50 m/s y 5 m/s, respectivamente.

Fines de uso: Los diversos usos de vapor incluyen el calentamiento en

los procesos, transmisión mecánica, moderación de reacciones químicas y la

fabricación de componentes de hidrocarbono.

Comúnmente el sistema de vapor en los procesos incluye equipos como

intercambiadores de calor, turbina, torres de enfriamiento, separadores, etc.

Recuperación: El sistema de recuperación de condensado utiliza un

tanque recolector de condensado donde se almacena el condensado que

retorna de los equipos o procesos que consumen vapor indirecto, y para

ingresar el agua que debe reponerse al sistema.

FIGURA # 2

ESQUEMA DE UN SISTEMA DE VAPOR

Fuente: Libro Fundamentos de la Termodinámica Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente

Generalidades 11

En algunas aplicaciones este tanque sirve para adicionar sustancias

químicas que regulan la calidad del agua que ingresa a la caldera. Desde este

tanque se puede alimentar directamente la caldera o se puede llevar el agua al

tanque deareador cada vez que el sistema de vapor lo requiera.

Definición de vapor

El vapor es un estado de la materia en el que las moléculas apenas

interactúan entre sí, adoptando la forma del recipiente que lo contiene y

tendiendo a expandirse todo lo posible.(Manson R. & Young F., 2003)

El termino vapor se refiere estrictamente para aquel gas que se puede

condensar por presurización a temperatura constante. Normalmente la palabra

vapor suele referirse al vapor de agua, gas que se produce cuando el agua se

calienta a 100 ºC y una atmósfera de presión.

El punto de ebullición del agua a la presión correspondiente al nivel del

mar, es decir, 101,3 kilopáscales (kPa), es de unos 100 °C. A esa temperatura,

la adición de 226 julios de calor por kilogramo de agua convierte a ésta en

vapor a la misma temperatura. Cuando el agua está sometida a una presión

mayor, el punto de ebullición crece progresivamente de acuerdo a la ley de

Boyle-Mariotte hasta que, a una presión de 222,1 kPa, hierve a una

temperatura de 374,15 °C. Esta combinación de temperatura y presión se

denomina punto crítico. Por encima del mismo no existe diferencia entre el

agua en estado líquido y el vapor de agua.

El vapor de agua puro es un gas invisible. Con frecuencia, no obstante,

cuando el agua hierve, el vapor arrastra minúsculas gotas de agua, y puede

verse la mezcla blanquecina resultante. Un efecto similar tiene lugar cuando se

expulsa vapor de agua seco a la atmósfera, más fría. Parte del vapor se enfría

y se condensa formando las familiares nubes blancas que se ven cuando

hierve una cazuela en la cocina. En estos casos se dice que el vapor está

húmedo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Grados_cent%C3%ADgrados

http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_761556146/Punto_de_ebullici%C3%B3n.html

http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_761557281/Punto_cr%C3%ADtico.html

Generalidades 12

Cuando el vapor se encuentra exactamente en el punto de ebullición

que corresponde a la presión existente se lo denomina vapor saturado. Si se

calienta el vapor por encima de esta temperatura se produce el llamado vapor

sobrecalentado. El sobrecalentamiento también se produce cuando se

comprime el vapor saturado o se estrangula haciéndolo pasar por una válvula

situada entre un recipiente de alta presión y otro de baja presión. El

estrangulamiento hace que la temperatura del vapor caiga ligeramente, pero a

pesar de ello su temperatura es superior a la del vapor saturado a la presión

correspondiente. En los sistemas modernos de generación de energía eléctrica

suele emplearse vapor en este estado sobrecalentado.

El vapor es ampliamente utilizado para calefacción, para secar pastas,

para evaporar disoluciones químicas, para procesos de calentamiento, para

mover turbinas, máquinas y bombas; para realizar los miles y miles de

procesos en todas las ramas de la industria. El vapor es utilizado en estos

casos, simplemente porque existe una necesidad de calor y energía al mismo

tiempo y el vapor es la manera más adecuada y económica de transportar

grandes cantidades de calor y de energía.

El vapor es fácil de producir ya que se obtiene del agua y generalmente

se requiere de un recipiente adecuado para producirlo industrialmente, este

recipiente es una caldera o un generador de vapor.

1.7.2 Generación de vapor

La caldera fue la que origino la Revolución Industrial, actualmente su

utilización esta diversificada. Es en otras palabras un generador de vapor a

diferentes presiones, pudiendo este ser seco y saturado. Las calderas son

muy versátiles y se construyen de acuerdo a las necesidades existentes, la

avanzada tecnología electromecánica y electrónica las hacen más seguras y

confiables y además se han dado mejoras en el sistema de seguridad.(Selmec,

1980)

A continuación se detalla el proceso que realiza una caldera.

Generalidades 13

En una caldera se realiza:

La combustión, y

La transferencia de calor.

La combustión, es la combinación del carbono con el oxígeno del aire,

produciendo calor.

La energía se transfiere por tres maneras:

Conducción,

Convección, y

Radiación

Por conducción a través de sus componentes, por convección a través

del agua y por radiación, por combinación de ambos.

Los generadores de vapor se clasifican según diferentes criterios,

según: la disposición de los fluidos, la configuración, el tipo de combustible que

consumen, el tipo de tiro, el modo de gobernar la operación y el número de

pasos. Teniendo en cuenta que cada uno de estos equipo se elige de acuerdo

al proceso que sea requerido por la empresa.

FIGURA # 3

CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS

Fuente: Manual Selmec de calderas Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente

Generalidades 14

A continuación se hablara de las calderas Pirotubulares y

acuatubulares:

Calderas Pirotubulares: Se denominan Pirotubulares por ser los gases

calientes procedentes de la combustión de un combustible, los que circulan por

el interior de tubos cuyo exterior esta bañado por el agua de la caldera.

El combustible se quema en un ducto, en donde se realizara la

transmisión de calor por radiación, y los gases resultantes se les hace circular

a través de los tubos que constituyen el haz tubular de la caldera, donde se

produce el intercambio de calor por conducción y convección. Según sea una o

varias las veces que los gases pasan a través del haz tubular, se tienen las

calderas de uno o de varios pasos. En el caso de calderas de varios pasos, en

cada uno de ellos, los humos solo atraviesan un determinado número de

tubos, cosa que se logra mediante las denominadas cámaras de humos. Una

vez realizado el intercambio térmico, los humos son expulsados al exterior a

través de la chimenea.

FIGURA # 4

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE CALDERAS PIROTUBULARES


Generalidades 15

Calderas Acuatubulares: En estas calderas, al contrario de lo que

ocurre en las Pirotubulares, es el agua el que circula por el interior de tubos

que conforman un circuito cerrado a través del calderín o calderines que

constituye la superficie de intercambio de calor de la caldera. Adicionalmente,

pueden estar dotadas de otros elementos de intercambio de calor, como

pueden ser el sobrecalentador, recalentador, economizador, etc.

Estas calderas, constan de un hogar configurado por tubos de agua,

tubos y refractario, o solamente refractario, en el cual se produce la

combustión del combustible y constituyendo la zona de radiación de la caldera.

Desde dicho hogar, los gases calientes resultantes de la combustión

son conducidos a través del circuito de la caldera, configurado este por

paneles de tubos y constituyendo la zona de convección de la caldera.

Finalmente, los gases son enviados a la atmósfera a través de la chimenea.

Con objeto de obtener un mayor rendimiento en la caldera, se las suele

dotar de elementos, como los ya citados, economizadores y precalentadores,

que hacen que la temperatura de los gases a su salida de la caldera, sea

menor, aprovechando así mejor el calor sensible de dichos gases.

FIGURA # 5

ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE CALDERAS ACUATUBULARES


Generalidades 16

1.7.3 Distribución de vapor

Posterior a la generación del vapor en la caldera es necesario un medio

para llevar la energía del vapor hacia los procesos que lo requieren. Este

medio es la red de distribución de vapor y retorno de condensado, las que a su

vez están conformadas por una serie de elementos que son:

Tuberías o líneas de vapor

Aislamiento

Válvulas

Separadores de condensado

Acumuladores de vapor

Trampas de vapor, etc.

1.8 Metodología

La metodología que se va a emplear para desarrollar este proyecto es la

metodología deductiva-descriptiva

Método deductivo.- Se empleara este método porque parte de datos

generales aceptados como válidos para llegar a una conclusión de tipo

particular

Método descriptivo.- Se empleara este método ya que el objetivo de la

investigación descriptiva consiste en llegar a conocer las situaciones,

costumbres y actitudes predominantes a través de la descripción exacta de las

actividades, objetos, procesos y personas. Su meta no se limita a la

recolección de datos, sino a la predicción e identificación de las relaciones que

existen entre dos o más variables. Las herramientas empleadas para la

elaboración de este trabajo son:

Obtención de información de fuentes primarias y secundarias, datos

tabulados y observación del proceso

Utilización de programas informáticos

CAPÍTULO 2

SITUACIÓN ACTUAL

2.1 Capacidad de producción de vapor

La planta industrial El Café-Guayaquil cuenta con cinco calderas las

cuales brindan servicio de generación de vapor para las diferentes áreas de la

planta. La capacidad de generación de vapor es de 2300BHP. Todas las

calderas instaladas en la planta son pirotubulares.

La presión de operación de la caldera es de 220 Psi, debido a que el

proceso de liofilización del café así lo exige, las calderas instaladas en la planta

son:

TABLA # 1

TIPOS DE CALDERAS INSTALADAS EN LA PLANTA INDUSTRIAL

N° CALDERA

MARCA

MODELO

SERIE

CAPACIDAD

CALDERA N° 1

CLEAVER

BROOKS

CB600300

L70941

300BHP

CALDERA N° 2

CLEAVER

BROOKS

CB600500250

OLO95975

500BHP

CALDERA N° 3

FULTON

FBC5003P

HF0237

500BHP

CALDERA N° 4

FULTON

FBC5003P

HF0237

500BHP

CALDERA N° 5

FULTON

FBC5003P

HF0237

500BHP

Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente Fuente: catálogos de los equipos

La caldera N°1 de 300BHP genera 10350 lb/hr y las calderas de

500BHP generan 17250 lb/hr, teniendo un flujo de vapor instalado de 79350

lb/hr.

Situación Actual 18

FIGURA # 6

CALDERO CLEAVER BROOKS

Tomado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente Fuente: Empresa El Café

FIGURA # 7

CALDERO FULTON



TABLA # 2

TIPOS DE QUEMADORES UTILIZADO EN LOS CALDEROS DE LA PLANTA

INDUSTRIAL EL CAFÉ-GUAYAQUIL

QUEMADORES

MARCA

MODELO

SERIE

CAPACIDAD DEL

MOTOR

QUEMADOR

CALDERA N° 1

CLEAVER

BROOKS

SIN

MODELO SIN SERIE 10HP@3500RPM

QUEMADOR

CALDERA N° 2

CLEAVER

BROOKS

SIN

MODELO SIN SERIE 15HP@3500RPM

QUEMADOR

CALDERA N° 3

INDUSTRIAL

COMBUSTION DE-210P 44891-1 25HP@3525RPM

QUEMADOR

CALDERA N° 4

INDUSTRIAL


QUEMADOR

CALDERA N° 5

INDUSTRIAL


Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente Fuente: catálogos de los equipos

Para controlar la verificación de una combustión adecuada en el

quemador de una caldera se debe tener en cuenta los siguientes

aspectos:(Selmec, 1980)

Análisis de los gases de combustión de una caldera

Temperatura de los gases en la chimenea.

La planta industrial El Café requiere un flujo estimado de vapor de

38,812.5 lb/hr que vendrían a ser 422.5m³/día de condensado para satisfacer

la demanda que exigen los diferentes procesos. Como el porcentaje estimado

de retorno de condensado es del 54% se obtiene que la cantidad de retorno de

condensado es de 20,958.8 lb/hr.


El condensado es drenado del proceso de vapor a través de las trampas

de vapor. Las trampas de vapor descargan a un sistema recolector de

condensado. Cuando el condesado es drenado a los procesos a una presión

de 220 Psi y luego pasa a través de una trampa de vapor a una baja presión,

entonces un porcentaje del condensado podría ser un vapor flash. El

recolector de condensado podría ventear a la atmósfera vapor flash, lo que

significa pérdidas para el sistema.

Sistema actual de recuperación de condensado

Capacidad instalada de generación de vapor : 2300 BHP

Presión de operación de la caldera : 220 Psi

Eficiencia de la caldera : 80%

Porcentaje estimado retorno de condensado : 54%

Cantidad de agua de reposición (Make-up) : 46% (194.4 m³/día)

Temperatura del agua de reposición : 70ºF

Para poder calcular el porcentaje de pérdida de vapor flash en el sistema

podemos hacer uso de la siguiente ecuación:(Yunus, 2006.)

presión alta a latenteCalor

presión baja a sensibleCalor -presión alta a sensibleCalor FlashVapor %

Ec. 1

Dónde:

El calor sensible a alta presión es la entalpía de líquido saturado a

los 220 Psi (hf) que es la presión de operación de las calderas,

cuyo valor corresponde a 370.14 Btu/lb

El calor sensible a baja presión es la entalpía del agua a la

presión de 0 Psi (hf) cuyo valor corresponde a 180.07 Btu/lb

El calor sensible a alta presión es la entalpía de evaporización a

la presión de 0 Psi (hfg) cuyo valor corresponde a 970.3 Btu/lb


Reemplazando los valores en la Ec. 1 se obtiene:

970.3

180.07 - 370.14FlashVapor %

%59.19FlashVapor %

Usando este porcentaje, se podrá calcular la cantidad de condensado

perdido en el venteo como vapor flash de la siguiente manera:

flash vapor % x condensado de retorno de Cantidadflashm Ec.2

Dónde:

Cantidad de retorno de condensado= 20,958.8 lb/hr

% Vapor flash= 19.59%

Se procede a reemplazar los valores en la Ec. 2 y se obtiene que:

lb/hr 20,958.8 x 19.59%flashm

hrlbm flash /8.105,4

Una vez obtenida la cantidad de condensado perdido como vapor flash

se puede calcular el calor perdido en el sistema con la Ecuación 3.

flashgperdido mhq 0 Ec.3

Dónde:

hg0 es la Entalpía de vapor saturado a 0 Psi cuyo valor

corresponde a 1,150.5 Btu/lb

y como hrlbmflash /8.105,4


Se procede a reemplazar valores en la Ec. 3

hrlblbBtuq

mhq

perdido

flashgperdido

/8.105,4*/6.150,1

0

hrBtuqperdido /48.133,724'4

Análisis energético utilizando los deareadores

Deareador.- Los deareadores constan de un domo y un tanque en los

cuales el oxígeno y el dióxido de carbono son eliminados del agua de

alimentación.

Para realizar el análisis energético del sistema actual de recuperación de

condensado utilizando los deareadores, se debe de calcular en primera

instancia la cantidad de vapor requerido para la deareación del agua de

reposición (make-up), realizando un balance de energía entre el tanque

deareador y la caldera:

)(%*)( 5414 ARhhmhm fffgA Ec. 4

Dónde:

Am Cantidad de vapor requerido para deareación

4fgh Calor latente de evaporización a 10 Psi cuyo valor es de 952.1

Btu/lb


1m Flujo estimado de vapor requerido por la planta

cuyo valor es de 38,812.5 lb/hr

4fh Entalpia de líquido saturado a la presión de 10 Psi, cuyo valor es de

208.42 Btu/lb

5fh Entalpia líquida a la temperatura de 70ºF (Make-up), cuyo valor es

de 38.04 Btu/lb

)(%AR =Porcentaje de agua de reposición, este valor lo estamos estimando

que es el 46%

Despejando Am de la ecuación 4 se obtiene:

4

541 )(%*)(

fg

ff

Ah

ARhhmm

Se procede a reemplazar valores:

lbBtu

lbBtulbBtuhrlbmA

/1.952

%)46(*)/04.38/42.208(/5.815,38

hrlbmA /20.195,3

Ahora se calculara el calor total que deben suministrar las calderas con

tanque venteado:

T

utilcaldera

Q

Q

lCalor tota

útilCalor Ec. 5

El calor útil es igual a:

DCBAútil QQQQQ Ec. 6


Se procede a calcular el útilQ sabiendo que:

AQ : Es igual al calor generado por la caldera y retorna al tanque venteado:

))(( 312 fgflashA hhmmQ Ec. 7

Dónde:

2m Cantidad de retorno de condensado cuyo valor es de 20,958.8 lb/hr

hrlbmflash /8.105,4

1gh Entalpía de vapor saturado a la presión de operación de la caldera

220 Psi cuyo valor es de 1200.4 Btu/lb

3fh Entalpía de líquido saturado a la presión del tanque recolector de

condensado 0 Psi cuyo valor es de 180.07Btu/lb

Se procede a reemplazar los valores en la Ec. 7:

Btu/lb)180.07 1,200.4(lb/hr)8.105,4-20,958.8( AQ

Btu/hr ,517'195.621AQ

BQ : Es igual al calor que ingresa al tanque venteado como reposición (make-

up):

)( 51 fgflashB hhmQ Ec. 8

Dónde:

hrlbmflash /8.105,4



220 Psi cuyo valor es de 1,200.4 Btu/lb

5fh Entalpía del líquido saturado del agua de reposición a la

temperatura de 70 ºF cuyo valor es de 38.04 Btu/lb


)Btu/lb 38.04Btu/lb 1,200.4(/8.105,4 hrlbQB

Btu/hr69.417,772'4BQ

CQ : Es igual al calor generado por la caldera que va al tanque deareador:

)(%*)( 411 ARhhmQ fgC Ec. 9

1m Flujo estimado de vapor requerido por la planta cuyo valor es de

38,812.5 lb/hr

1gh Entalpia de vapor saturado a la presión de operación de la caldera



208.42 Btu/lb

)(%AR =Porcentaje de agua de reposición, se estima que es el 46%


%)46(*)Btu/lb 208.42Btu/lb 1,200.4(lb/hr 38,812.5 CQ

Btu/hr93.562,710'17CQ


DQ : Es igual al calor requerido para la deareación del agua de reposición:

)( 51 fgAD hhmQ Ec. 9

Dónde:

hrlbmA /20.195,3



5fh Entalpia del líquido saturado del agua de reposición a la

temperatura de 70 ºF cuyo valor es de 38.04 Btu/lb

Se reemplaza los valores en Ec. 9:

)Btu/lb 38.04Btu/lb 1,200.4(/20.195,3 hrlbQD

hrBtuQD /67.972,713'3

Una vez calculado AQ , BQ

, CQ y DQ

se procede a reemplazar los

valores en la ecuación 6, para obtener útilQ .

DCBAútil QQQQQ

hrBtuQútil /)67.972,713'393.562,710'1769.417,772'4,517'195.621(

hrBtuQútil /27.574,392'43


Ahora se procede a calcular el calor total generado por las calderas

utilizando la ecuación 5, asumiendo que la eficiencia de las calderas es del

80%.

caldera

T

utilQQ

80.0

/27.574,392'43Q

hrBtuT

hrBtuT /84.717,240'54Q

2.2 Recursos productivos

Recursos humanos

La Empresa divide a sus trabajadores en empleados, obreros, y

servicios varios, los empleados son las personas que se encargan de la parte

administrativa de la empresa , los obreros son la mano de obra directa de la

empresa ; ya que están dentro del proceso de transformación de la materia

prima a producto terminado.

“Servicio Varios” se encargan de las diferentes labores dentro de la

Empresa como son limpieza, arreglo, remodelación o cualquier labor que

amerite su colaboración.

Maquinarias y equipos

La empresa a medida que ha ido en crecimiento ha adquirido

maquinarias para las diferentes secciones las que son de procedencia

Japonesa y Alemana, las cuales están provistas de controles electrónicos que

al momento de detectar una falla emiten un mensaje visualizado en una

pantalla, sugiriendo las acciones correctivas para la misma

(Ver anexo 4 pág. 93).


2.3 Procesos de producción de vapor

La demanda de vapor es requerida en los siguientes procesos:

2.3.1 Tostión.

2.3.2 Extracción.

2.3.3 Centrifugación.

2.3.4 Evaporación.

2.3.5 Spray

2.3.6 Aglomerado

2.3.7 Cámara de secado FD Batch.

2.3.8 Condensadores Bondles FD Batch.

2.3.9 Sistema de vacío FD Batch.

2.3.10 Cámara de secado FD Continua.

2.3.11 Condensadores Bondles FD Continua.

2.3.12 Sistema de vacío FD Continua

A continuación se detallara cada uno de los procesos requeridos para la

fabricación de café en la planta.

2.3.1 Tostión

El proceso de tueste se dedica íntegramente a producir un café sabroso.

Cuando se tuesta, el grano de café verde aumenta su tamaño hasta casi el

doble, cambiando en color y densidad. El proceso del tueste del café está

formado por las operaciones de limpieza, tueste, enfriamiento, molienda y

empaquetado.

En este proceso, se genera calor en un hogar por medio de un

quemador de alta presión, y a través de ductos aislados térmicamente el calor

es transportado al cilindro del tostador donde el café recibe dicho calor para

realizar la cocción. La temperatura del cilindro es de 200ºC.

El vapor es utilizado para apagar el conato de incendio que se produce

en el cilindro del tostador cuando el café comienza a quemarse. El vapor

utilizado en este proceso es un vapor no retornable.


FIGURA # 8

TOSTADOR DE CAFÉ


2.3.2 Extracción

En el área de extracción se obtiene la hidrólisis de café, en la actualidad

se cuenta con 3 líneas de extracción, cada línea posee 6 extractores, los

cuales trabajan a una presión de 15 bar.

Cada una de las líneas posee dos calentadores, un precalentador, y un

distribuidor de vapor.

FIGURA # 9

EXTRACTORES DE CAFÉ


Desde el distribuidor de vapor Nº1 ubicado en el área de calderas, el

vapor es transportado a un distribuidor de vapor por una tubería de 3” de

diámetro, llegando a una presión de 200 Psi, de aquí de distribuye por una


línea de vapor de 1” a los manifold de los extractores, la otra línea de vapor de

1” a los calentadores y la tercera línea de vapor de 1” va al recuperador de

condensado.

FIGURA # 10

DISTRIBUIDOR DE VAPOR EN LÍNEA DE EXTRACCIÓN

Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente Fuente: Diseño del sistema

La presión del vapor a la entrada del calentador es de 100 Psi, en los

calentadores ingresa agua a una temperatura de unos 100ºC, el mismo que es

elevado a una temperatura de 180ºC para luego enviar esta agua a los

extractores para así obtener la hidrólisis de café, dicha hidrólisis recircula por

los 5 extractores restantes disminuyendo 5ºC en cada extractor hasta llegar al

grado Brix óptimo.

FIGURA # 11

ESQUEMA DE UNA LINEA DE EXTRACCIÓN

Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente

Fuente: Diseño del sistema


FIGURA # 12

MANIFOLD DE EXTRACCIÓN

Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente Fuente: Diseño del sistema

Cada línea de extracción está compuesta por seis manifold, en el primer

manifold tenemos una entrada de producto que sale de los extractores, una

entrada de agua caliente y una entrada de vapor (Ver figura # 12) La presión

de operación de los manifold es de 15 bares.

2.3.3 Centrifugación

La centrifugación es un procedimiento físico que permite la separación

de partículas, bien sean células, orgánulos, moléculas, etc. en base a la

diferente velocidad a la que sedimentan en un medio acuoso bajo la acción de

un campo centrífugo. Este campo se aplica en unos aparatos denominados:

centrífugas por medio de la rotación de una de las piezas, llamada rotor, a gran

velocidad dentro de una cámara acorazada en la que puede estar la

temperatura controlada (para evitar la degradación de muestras

termosensibles) y en ocasiones bajo vacío (para evitar el calentamiento del

rotor por el rozamiento con el aire).

En este proceso se separan los sólidos insolubles para luego el líquido

ingresar al proceso de evaporación.


FIGURA # 13

CENTRIFUGA ALFA LAVAL


2.3.4 Evaporación

En el proceso de evaporación el vapor es utilizado para entregar energía

al café para de esta manera poder alcanzar el nivel óptimo de grados brix (52

grados). La máquina principal utilizada para realizar este proceso es un

evaporador tubular de tres efectos (Ver figura # 14).

El evaporador tubular en cada uno de los efectos posee una calandria, la

misma que funciona como un intercambiador de calor (tubo coraza) debido a

que está compuesta por una serie de tubos por donde recircula la hidrólisis de

café centrifugada y el vapor recircula por la coraza a una presión de 200 Psi,

haciendo que en el primer efecto obtengamos un nivel de 42º brix, en el

segundo efecto un nivel de 48 º brix y en el tercer efecto un nivel óptimo de 52º

brix.

FIGURA # 14

EVAPORADOR TUBULAR DE TRES EFECTOS



En este proceso es de suma importancia que el flujo de vapor sea

constante, y a su vez la presión de entrada de vapor no sea menor a unos

200 Psi.

El vapor utilizado es retornable, pero en los actuales momentos se lo

está desechando al sumidero.

2.3.5 Spray

En el proceso de spray el vapor es utilizado para elevar la temperatura

del agua que ingresa al intercambiador de placas. El vapor ingresa a un

precalentador a una presión de 100Psi.

El intercambiador de placas tiene una entrada de producto y una entrada

de agua caliente. La temperatura de la hidrólisis de café es de 50ºC y la

temperatura del agua es de 85 ºC.

FIGURA # 15

INTERCAMBIADOR DE CALOR DE PLACAS



2.3.6 Aglomerado

El vapor es transportado por una tubería de 1-1/2” hacia un pequeño

distribuidor de vapor a una presión de 220 Psi, el mismo que es utilizado en la

cámara de aglomerado y en el vibrofluizer.

El vibrofluizer se lo emplea para quitarle humedad al café, posee dos

entradas de aire caliente y una de aire frío. (Ver figura # 16)

FIGURA # 16

VIBROFLUIZER


Para generar el aire caliente, la energía del vapor es enviada del

distribuidor de vapor principal de aglomerado a un distribuidor con 5 salidas de

flujo de vapor a una presión de 165 Psi, este flujo de vapor es regulado por una

válvula de control proporcional. Cada una de las 5 líneas de salida de vapor del

distribuidor envía vapor a las bobinas de un calentador, el vapor recircula por

dichas bobinas y por medio de un Ventilador Niro Atomizer modelo MT 675-250

(Ver figura # 17) el aire caliente es enviado a la cámara del vibrofluizer.

La temperatura de entrada de aire caliente al vibrofluizer oscila entre los

130 y 140ºC.


FIGURA # 17

VENTILADOR DE AIRE CALIENTE DEL VIBROFLUIZER


Para generar el aire frío se utiliza un Enfriador Niro Atomizer Modelo HT

253-530 (Ver figura # 18) y mediante un ventilador es enviado el aire frío al

vibro. La temperatura de entrada de aire frio al vibrofluizer oscila entre los 18 y

20 ºC.

Este es uno de los procesos más importantes para proceso de café

soluble.

FIGURA # 18

VENTILADOR DE AIRE CALIENTE DEL VIBROFLUIZER #2

Tomado por: Mario Vicente Sornoza Navarrete Fuente: Empresa El Café

Una vez realizado el proceso de secado en la cámara del vibro el

producto es enviado a una zaranda, la misma que tiene como función

homogenizar los gránulos de café para luego ser enviado a la cámara de

aglomerado.


La cámara de aglomerado posee una entrada de vapor, dos entradas de

aire caliente y una entrada de producto.

FIGURA # 19

CÁMARA DE AGLOMERADO


Para hacer que ingrese el vapor a la cámara, el vapor es transportado

del distribuidor principal de aglomerado por una línea de vapor de 1-1/2” y del

distribuidor sale el vapor por una línea de1” a una presión de 200 Psi, y

mediante una válvula reductora la presión del vapor es reducida a 70 Psi, dicho

vapor es enviado a un pequeño distribuidor de 2 salidas de vapor, el mismo

que es dirigido a las bobinas de calentamiento que utiliza el calentador de la

cámara de aglomerado, y mediante un ventilador es enviado el aire caliente a

la cámara aglomeradora. La temperatura de entrada de aire caliente usando

vapor es de 130ºC.

FIGURA # 20

VENTILADOR DE AIRE CALIENTE A LA CÁMARA DE AGLOMERADO



Para la segunda entrada de aire caliente, se utiliza resistencias tubulares

que tienen una alimentación de energía eléctrica de 220V, generando calor el

mismo que es enviado mediante un ventilador a la cámara, a una temperatura

de 80ºC.

El vapor es transportado por una línea de 1” a una presión de 100 Psi y

es reducida a 20 Psi mediante una válvula reductora de presión, El mismo que

entra a la cámara de aglomerado a una temperatura de aproximadamente

130ºC.

Todo el calor que entra a la cámara es utilizado para lograr que el café

obtenga una textura idónea y así convertir el café instantáneo en café

aglomerado.

Tanque de redisuelto

En este tanque se utiliza vapor para poder redisolver el café que no

cumple con las normas de calidad., la presión de entrada de vapor al tanque

es de 200 Psi.

Se utiliza un agitador para hacer que la mezcla se haga homogénea y

así poder reprocesar. La línea de vapor utilizada es de 2” de diámetro, el

vapor aplicado en este tanque es un vapor no retornable.

FIGURA # 21

TANQUE DE REDISUELTO



Líneas de descarga de extractores

Los extractores descargan el bagazo a una presión de aproximadamente

de 15 Bar por unas tuberías de 4”, las mismas que deben de ser precalentadas

para que no haya un choque térmico en las líneas de descargas, para ello se

usa vapor.

El bagazo es enviado a un silo donde se lo almacena. El vapor utilizado

es un vapor no retornable.

FIGURA # 22

SILO DE BAGAZO


2.3.7 Cámara de secado FD Batch

La cámara de secado es utilizada para quitarle humedad al café, para

ello se utiliza unas placas radiantes, en las cuales por su interior circula una

sustancia llamada glicol a una determinada temperatura.


FIGURA # 23

CÁMARA DE SECADO


Para elevar la temperatura del glicol a la temperatura deseada, se utiliza

un calentador, el mismo que tiene una alimentación de vapor a una presión 35

Psi.

El vapor utilizado en esta parte del proceso es un vapor retornable.

2.3.8 Condensadores Bondles FD Batch

En el proceso de secado, las cámaras utilizan dos condensadores,

dichos condensadores se congelan al realizar el secado de café, por lo que

necesitan una alimentación de vapor por el lapso de 2 minutos para poder

realizar el descongelamiento de los mismos. La presión del vapor que ingresa a

los condensadores es de 10 Psi.

FIGURA # 24

CONDENSADORES BONDLES FD BATCH



2.3.9 Sistema de vacío FD Batch

El proceso de liofilización del café por batch exige que en la cámara de

secado se tenga una presión de vacío 200 mtorr, para ello se utiliza un sistema

jet eyector de 2 etapas en mismo que requiere una alimentación de vapor a una

presión de 220 Psi, para de esta manera poder obtener la presión de vacío

requerida en este proceso.

La presión del vapor se debe mantener a los 220 Psi, ya que al elevarse

la presión haría que el café se enmelé en la cámara de secado y esto traería

grandes inconvenientes debido a que no se cumpliría los objetivos de

producción por paralizaciones del proceso.

FIGURA # 25

SISTEMA JET EYECTOR DE DOS ETAPAS


2.3.10 Cámara de secado FD Continuo

En la cámara de secado de la planta FD Continuo se utiliza el vapor para

quitarle humedad al café, el mismo que ingresa a una presión de 50 Psi. La

presión del vapor debe mantenerse a los 50 Psi debido a que en esta cámara

se utilizan mesas vibratorias, y al aumentar dicha presión haría que las mesas

tengan problemas de exceso de vibración. El vapor utilizado en este proceso es

un vapor retornable.


FIGURA # 26

CÁMARA DE SECADO CONTINUO


2.3.11 Condensadores Bondles FD Continuo

En el proceso de secado, la cámara continua utiliza seis

condensadores, los mismos que se congelan al realizar el secado de café, por

lo que necesitan una alimentación de vapor por el lapso de 2 minutos para que

ellos puedan ser descongelados.

La presión del vapor que ingresa a los condensadores es de 7 Psi, este

proceso el vapor no es retornable.

FIGURA # 27

CONDENSADOR BONDLE

Tomado por: Mario Vicente Sornoza Navarrete Fuente: Empresa El Café

2.3.12 Sistema de vacío FD Continuo

El proceso de liofilización del café continuo exige que en la cámara de

secado se tenga una presión de vació 280 mtorr, para ello se utiliza un sistema

jet eyector de 5 etapas el mismo que requiere una alimentación de vapor a una

presión de 220 Psi, para de esta manera poder obtener la presión de vació

requerida en este proceso.


La presión del vapor se debe mantener a los 220 Psi, ya que al elevarse

la presión haría que el café se enmelé en la cámara de secado y esto traería

grandes problemas debido a que no se cumpliría los objetivos de producción.

FIGURA # 28

SISTEMA JET EYECTOR DE CINCO ETAPAS


2.4. Registro de problemas

Sistema de recuperación de condensado

Los condensados puros que se obtienen de la planta soluble

específicamente de los procesos de extracción, aglomerado y spray, se

acumulan en un tanque recolector de condensado de una capacidad de 1500

litros. (Ver figura # 29).

La temperatura en que llega el condensado a este tanque recolector es

de 65 ºC.

FIGURA # 29

TANQUE RECOLECTOR DE CONDENSADO



En el tanque recolector de condensado de la planta soluble se puede

observar que se está perdiendo gran cantidad de energía (Ver figura # 29 y #

30).

FIGURA # 30

PÉRDIDA DE ENERGÍA EN EL TANQUE RECOLECTOR DE CONDENSADO


El condensado puro que se almacena en este tanque es enviado a un

tanque recolector de condensados vertical por medio de dos bombas de ciclos,

este tanque tiene una capacidad de 9m3.

La temperatura de llegada del condesado es de 60 ºC a la presión

atmosférica.

FIGURA # 31

TANQUE RECOLECTOR DE CONDENSADO VERTICAL



En el proceso de Evaporación que se realiza en la planta soluble se

genera un valor promedio de 194.4 m³/día de condensado orgánico los cuales

se votan al canal de aguas residuales y es transportada a la planta de efluentes

donde se ve limitada debido al incremento que genera el ingreso de dicho

caudal de condensado para la capacidad de tratamiento de agua instalada (Ver

figura # 32).

FIGURA # 32

PÉRDIDAS DE CONDENSADO ORGÁNICO


TABLA # 3

CAUDALES PROMEDIOS DE CONDENSADO ORGÁNICO EN LOS 3

EFECTOS Y EL CONDENSADOR DEL EVAPORADOR

Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente Fuente: Departamento de producción

Primer

efecto

Segundo

efecto

Tercer

efecto

Condensador Total

Caudal

( m³/día) 90.72 33.66 33.49 36.48 194.4

PH 2.97 2.8 2.51 2.75

T(ºC) 74.1 73.8 69.9 36.7


El caudal promedio de condensado orgánico fue obtenido de un análisis

que se realizó en el evaporador tubular para poder tener una idea de cuánto

condensado se está desechando en cada uno de los efectos y el condensador.

El evaporador tubular está conformado por 3 efectos y tres calandrias, existen

cuatro salidas de condensado: la de cada uno de los efectos y la del

condensador que esta al final del proceso. (Ver tabla # 3)

Este condensado orgánico no se lo está recuperando debido a que

anteriormente se lo enviaba hacia los calderos para su funcionamiento pero

ocasionaba problemas en las calderas Fulton, ya que dichos equipos poseen

unos sensores de conductividad que detectaban un alto nivel de materia

orgánica en el condensado y por seguridad la caldera se apagaba. El

condensado que se obtiene de los efectos contiene 1500ppm de materia

orgánica y el fabricante de los calderos Fulton indica que solo permite hasta

5ppm de materia orgánica en la alimentación de condensado.

Para el caso de los Calderos Cleaver Brooks no poseen sensores de

conductividad, sino poseen flotadores de niveles y si permiten que esa cantidad

de materia orgánica ingrese al sistema.

Los condensados puros que se obtienen de la planta liofilizado batch

específicamente del condensado que se produce en el sistema de vació jet

eyector de 2 etapas y en la cámara de secado se acumulan en un tanque

recolector de condensado de una capacidad de 800 litros.

El condensado que se produce en el descongelamiento de los

condensadores de las cámaras de secado no se lo está recuperando, debido a

que es enviando a la planta de tratamiento de agua para luego desecharlo al

alcantarillado (Ver figura # 33).

En este proceso se puede recuperar gran cantidad de agua debido a que

en la planta batch se tiene 7 cámaras de secado cada una posee dos

condensadores bondles, pero al momento se está desperdiciando toda esta

agua ya que es depositada al alcantarillado.


FIGURA # 33

DESPERDICIO DE CONDENSADO EN EL DESCONGELAMIENTO DE

CONDENSADORES


Los condensados puros que se obtienen de la planta liofilizado continua

específicamente aquel que se produce en el sistema de vació jet eyector de 5

etapas y en la cámara de secado continuo se acumulan en un tanque

recolector de condensado de una capacidad de 1000 litros (Ver figura # 34).

En esta figura se puede observar cómo se está desperdiciando condensado,

debido a que este tanque no satisface las capacidades de condensado que se

genera en esta planta, por lo que reiteradamente se tapona y hace que el

condensado se derrame en el piso.

FIGURA # 34

TANQUE RECOLECTOR DE CONDENSADO PLANTA CONTINUA



Además no se está recuperando el condensado que se genera al

realizar el descongelamiento de los seis condensadores que posee la cámara

de secado.

Todo los condensados puros que se obtienen de la liofilizado batch y

liofilizado continuo se acumulan en un tanque recolector de condensado

horizontal de una capacidad de 1500 litros (Ver figura # 35).

La temperatura del condensado al llegar a este es de 60ºC, pero existe

perdida de calor debido a que dicho tanque se encuentra en mal estado y a su

vez el material del que está construido no es el idóneo para almacenar

condensado.

FIGURA # 35

TANQUE RECOLECTOR DE CONDENSADO DE LA PLANTA BATCH Y

CONTINUA



Con la utilización de estos deareadores se está evitando alimentar con

agua fría las calderas, previniendo que se genere un choque térmico dentro de

la misma al mismo tiempo se evita daños en los tubos y en las partes

presurizadas. Adicionalmente, aumentando la temperatura de alimentación del

agua se gana eficiencia térmica, ya que el gradiente de temperatura que se

requiere para convertir el agua en vapor es menor, lo que implica un ahorro de

combustible.

El tanque recolector de condensados vertical (Figura # 31) que

almacena el condensado de la planta soluble que está a una temperatura de

60ºC alimenta al deareador # 1.

El tanque recolector de condensados horizontal que almacena el

condensado de las plantas liofilizado Batch y continua que está a una

temperatura de 60ºC alimenta al deareador # 2.

El tanque deareador # 1 alimenta de agua a las calderas 1 y 2, y el

tanque deareador # 2 alimenta a las calderas 3,4 y 5.

FIGURA # 36

TANQUE DEAREADOR Nº 1


Este tanque se encuentra en buenas condiciones en la actualidad y es

de mucha ayuda para el proceso de generación de vapor. .

CAPÍTULO 3

ANÁLISIS Y DIAGNÓSTICO

3.1 Análisis de datos e identificación de problemas

Las calderas o generadores de vapor son instalaciones industriales que,

aplicando el calor de un combustible sólido, liquido o gaseoso, vaporizan el

agua para aplicaciones en la industria. El objetivo principal es generar agua

caliente o generar vapor para planta de fuerza funcionan mediante la

transferencia de calor, producida generalmente al quemarse un combustible

por lo general se utiliza el bunker.

Los calderos para su funcionamiento utilizan el condensado que se

obtiene del vapor puro que se usa en los procesos de producción de vapor.

Los condensados puros que se obtienen de la planta Soluble se

descargan en un pequeño tanque ubicado diagonal a la puerta de ingreso a la

planta de Efluentes, el cual es enviado por medio de dos bombas de ciclo

hacia 1 tanque que lo llamaremos Vertical con capacidad de 9m³ y en la parte

superior de este tanque se encuentra otro que lo llamaremos Horizontal al

cual le llegan los condensados que provienen de la planta Batch y Continua.

Estos tanques mencionados se ubican en el área de calderos en donde

el tanque Vertical es el que alimenta al Deareador 1 el cual suministra

condensado a los Calderos Cleaver Brooks 1 y 2 y el Deareador 2 suministra

condensado a los Calderos Fulton 3,4 y 5.

Actualmente el tanque Horizontal que recepta condensados puros de la

planta Batch y Continua está en deplorables condiciones y del material que

está construido no es el ideal para almacenar condensado por este motivo

debe ser reemplazado.

Análisis y Diagnostico 50

FIGURA # 37

TANQUE HORIZONTAL


Figura 37: Tanque horizontal recepta condensados puros de la planta

Batch y continúa.

FIGURA # 38

TANQUE VERTICAL


Figura 38: Tanque vertical recepta condensados puros de la planta

soluble.


CUADRO DE CONDENSADOS ORGÁNICOS

Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente Fuente: Gestión de producción

“En este cuadro se muestran resultados de valores de caudales

promedios que se obtiene de cada efecto de producto del Evaporador Tubular

realizados en la planta de Efluentes”

El proceso de Evaporación que se realiza en la planta Soluble genera

un valor promedio de 194.4m³/d. de condensado los cuales se desechan y

llegan a la planta de efluentes donde se ve limitada debido al incremento que

genera el ingreso de caudal de condensado a su capacidad de tratamiento de

agua instalada.

FIGURA # 39

FLUJO DE CONDENSADO ORGÁNICO


Figura 39: Flujo de condensado Orgánico que se obtiene de los efectos de

producto del Evaporador Tubular. (Actualmente este condensado se vota al

canal de aguas residuales a tratarse en la planta de Efluentes)

Condensador 1er. efecto

2do. efecto

3er. efecto

TOTAL

Caudal (m³/d) 36.48 90.72 33.66 33.49 194.4m³/d

PH 2.75 2.97 2.8 2.51

T (ºC) 36.7 74.1 73.8 69.9


Este condensado es de tipo orgánico, es decir, el que se obtiene de

cada efecto de producto del proceso que realiza el evaporador tubular, y no se

lo está recuperando debido a que anteriormente se lo enviaba a hacia los

calderos para su funcionamiento pero ocasionaba problemas en los calderos

Fulton ya que dichos equipos poseen unos sensores de conductividad que

detectaban un alto nivel de materia orgánica en el condensado que ingresaba

y por seguridad el caldero se apagaba. “El condensado que se obtiene de

los efectos contiene 1500ppm de materia orgánica y el fabricante de los

calderos Fulton indica que solo permite hasta 5ppm de materia orgánica

en la alimentación de condensado.”.

3.2. Diagrama Causa – Efecto

Microsoft Project (o MSP).- es un software de administración de

proyectos diseñado, desarrollado y comercializado por Microsoft para asistir a

administradores de proyectos en el desarrollo de planes, asignación de

recursos a tareas, dar seguimiento al progreso, administrar presupuesto y

analizar cargas de trabajo.

El diagrama Causa-Efecto es llamado usualmente Diagrama de

“Ishikawa” porque fue creado por Kaoru Ishikawa, experto en dirección de

empresas; también llamado “Diagrama Espina de Pescado”.

Es ideal para analizar una situación, un suceso o un problema,

ayudando a pensar en todas las causas reales y potenciales del hecho y no

solamente en las más obvias o simples.

Propicia el trabajo cooperativo, el análisis, la propuesta de posibles

soluciones y la creación de planes de acción.

La siguiente figura describe el proceso de construcción de una de las

herramientas más útiles para la ordenación de ideas y solución de problemas.

(Ver anexos pág. 103 y 104)

http://es.wikipedia.org/wiki/Software_de_administraci%C3%B3n_de_proyectos

http://es.wikipedia.org/wiki/Software_de_administraci%C3%B3n_de_proyectos

http://es.wikipedia.org/wiki/Microsoft


3.3 Análisis de las cinco fuerzas de Porter

ANÁLISIS COMPETITIVO FUERZAS DE PORTER


Fuente: Gestión de calidad

Grado de rivalidad entre los competidores actuales

En el sector cafetero actual se tiene un gran número de marcas como:

SICAFE – DON CAFE – NESCAFE. Entre otras, que en sus diversidades de

productos tienden a mejorar su calidad y rapidez de fabricación y entrega. Se

planea ingresar al mercado con nuevos productos mejorando la calidad y

eficiencia del proceso de producción. Se aspira a que los clientes potenciales

sepan apreciar esta innovación.

Competidores potenciales

La empresa se preocupa por complacer a sus clientes y por esta razón

pretende mejorar sus procesos de producción para elevar la calidad del

producto y ser más eficiente en cuanto a la fabricación y contribución con el

medio ambiente, de esta manera se pretende ocupar el primer lugar dentro del

mercado y evitar que los competidores asuman un lugar inalcanzable para la

empresa. (Ver anexo # 5 pág.94)

COMPETIDORES

POTENCIALES

COMPETIDORES EN EL SECTOR

INDUSTRIAL

______________________

RIVALIDAD ENTRE LOS COMPETIDORES

EXISTENTES

PODER

COMPRADORES

PODER

PROVEEDORES

PRODUCTOS

SUSTITUTOS

Amenaza de

productos o servicios

sustitutos

Poder de negociación

de los proveedores

Amenaza de nuevos ingresos

Poder de negociación

de los clientes


Amenaza de productos sustitutos

El negocio compite en un sentido general con empresas que producen

el café instantáneo con un valor agregado, es decir como café capuchino, café

con crema con la marca Colcafé por lo que representaría este como un

producto sustituto. Así como también productos como el Té, bebidas gaseosas

y bebidas aromáticas.

Esta amenaza se debe a que los clientes rechacen el café por falta de

aroma o sabor y el no querer experimentar de algo inexistente anteriormente y

que desconocen que beneficios obtendrían.

En el mercado existen muchos productos sustitutos pero siempre

prevalece la marca y la forma de atender al cliente.

Poder de los proveedores

Se considera que el poder de los proveedores es bajo, debido a la gran

oferta de materia prima que se encuentra en el mercado. En lo referente a las

demás componentes que intervendrían en el proceso de fabricar el producto,

como los componentes químicos, se estima que sus precios se mantendrán

estables, aunque los químicos puedan tener restricciones o subir de precio a

corto o mediano plazo por su composición y su utilización variada.

Poder de los compradores

El poder de los compradores es bastante elevado debido a que existen

en el mercado otros ofertantes de productos que satisfacen la misma

necesidad mediante el cual se puede escoger entre ellos, lo cual nos limita en

la fijación de nuestro precio.

3.4 Impacto económico de problemas

Hasta el momento la planta industrial El Café de Guayaquil se ve

inmersa en muchos gastos debido a la cantidad de agua y de combustible que

se usa en el proceso, existe demasiado desperdicio de condensado ya que


este es desechado al alcantarillado y debería ser reprocesado para bajar los

costos de producción.

También existen problemas con los equipos de proceso en este caso las

bombas que son utilizadas en el sistema de evaporación ya que sufren daños

eléctricos y mecánicos debido a que se encuentran cerca del lugar donde se

desecha el condensado y este les afecta por la temperatura y la humedad que

se genera, la empresa anualmente gasta $10.800 en repuestos y reparaciones

debido a este problema.

La empresa consume más de 5000 m³/d según la facturación de agua

potable en Guayaquil para aquellos que sobrepasan este consumo el valor por

metro cubico tiene un costo de $2,651(Ver anexo 6 pág. 96), la empresa

diariamente pierde 194.4m³/d, anualmente estaría perdiendo 70.956m³/año

esto le ocasiona una pérdida de $188.104,356 anuales.

Con la implementación de este proyecto se disminuiría estas pérdidas

en su totalidad ya que todo el condensado que ahora es depositado en las

alcantarillas seria reutilizado para los diferentes procesos, al mismo tiempo se

aumentará la eficiencia de las calderas debido a que el agua (condensado)

utilizada tendría una temperatura de ingreso de 138 grados centígrados lo

cual nos beneficia ya que ahorraremos entre un 15 y 35% de combustible al no

tener que calentar el agua.

Cálculos:

194.4m³/d * 355 días al año = 70.956m³/anuales

70.956m³/d * $2.651 = $188.104,356

En esta sección se detalla los consumos de bunker, agua y químicos del

primer semestre del año 2013. Esta información es tomada del Control de

Medidores de Proceso (Sistema de Gestión de Calidad).


Consumo de Bunker

TABLA # 4

CONSUMO DE BUNKER GALONES POR TONELADAS DE PRODUCCIÓN “SPRAY” PRIMER SEMESTRE 2013

Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente Fuente: Gestión de calidad

TABLA # 5

CONSUMO DE BUNKER GALONES POR TONELADAS DE PRODUCCIÓN “AGLOMERADO” PRIMER SEMESTRE 2013



TABLA # 6

CONSUMO DE BUNKER GALONES POR TONELADAS DE PRODUCCIÓN “LIOFILIZADO BATCH” PRIMER SEMESTRE 2013


TABLA # 7

CONSUMO DE BUNKER GALONES POR TONELADAS DE PRODUCCIÓN “LIOFILIZADO CONTINUO” PRIMER SEMESTRE 2013



Consumo de agua

TABLA # 8

CONSUMO DE AGUA MT3 POR TONELADAS DE PRODUCCIÓN “SPRAY” PRIMER SEMESTRE 2013


TABLA # 9

CONSUMO DE AGUA MT3 POR TONELADAS DE PRODUCCIÓN “AGLOMERADO” PRIMER SEMESTRE 2013



TABLA # 10

CONSUMO DE AGUA MT3 POR TONELADAS DE PRODUCCIÓN “LIOFILIZADO BATCH” PRIMER SEMESTRE 2013


TABLA # 11

CONSUMO DE AGUA MT3 POR TONELADAS DE PRODUCCIÓN “LIOFILIZADO CONTINUO” PRIMER SEMESTRE 2013



Consumo de químicos

TABLA # 12

CONSUMO DE ADITIVOS QUIMICOS EN EL ÁREA DE CALDERAS Y RECUPERACIÓN DE CONDENSADOS PRIMER

SEMESTRE 2013


3.5 Diagnóstico de la situación actual Recuperación de Condensado Orgánico

El condensado es drenado del proceso de vapor a través de las trampas

de vapor. Las trampas de vapor descargan a un sistema recolector de

condensado. Cuando el condesado es drenado de los procesos a una presión

de 220Psi, pasa a través de una trampa de vapor a una menor presión,

entonces un porcentaje del condensado podría ser vapor flash y el recolector

de condensado podría ventear a la atmósfera este vapor flash, lo que significa

pérdidas para el sistema, el sistema actual tiene muchas deficiencias, no hay

tanques de recolección que almacenen todo el condensado que genera la

planta, la mayor parte de él es depositado en el alcantarillado.

El agua es el elemento más importante para la vida, es de una

importancia vital para el ser humano, así como para el resto de animales y

seres vivos que nos acompañan en el planeta Tierra. Esta problemática


del agua que se nos presenta en la actualidad es un tema que cada día ocupa

más la atención de científicos, técnicos, políticos y en general, de muchos de

los habitantes del planeta. .

En el Ecuador, el agua se desperdicia entre el 30% y 40% tanto en

zonas urbanas como en las rurales a pesar de que todavía hay zonas que

sufren de escasez. Este proyecto no solo se basa en optimizar el sistema de

recuperación de condensado y en aumentar la eficiencia de los equipos sino

también en ayudar al medio ambiente.

La empresa trabaja bajo la ISO 14001 es una norma aceptada

internacionalmente que establece cómo implementar un sistema de gestión

medioambiental eficaz.

La certificación ISO 14001 tiene el propósito de apoyar la aplicación de

un plan de manejo ambiental en cualquier organización del sector público o

privado. Fue creada por la Organización Internacional para Normalización

(International Organization for Standardization - ISO), una red internacional de

institutos de normas nacionales que trabajan en alianza con los gobiernos, la

industria y representantes de los consumidores.

Los residuos de condensado depositados en el alcantarillado no son

contaminantes y no causan daño al medio ambiente.

http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/deficitsuperavit/deficitsuperavit.shtml

CAPÍTULO 4

PROPUESTA

4.1 Planteamiento de alternativas de solución de problemas

La razón primordial de este proyecto es la recuperación de 194.4m³/d de

condensado que se desecha, dándole un mejor uso que permita obtener

ventajas tanto en ahorro de costos y energía ya que beneficiara al sistema de

generación de vapor y a la planta de efluentes, bajando la carga para

tratamiento.

Para mejorar el sistema de generación de vapor y bajar la carga en la

planta de efluentes se propone:

1. Colocar un tanque nuevo que reemplazará al actual tanque Horizontal

(Figura A), el que se llamara Surge Tank (figura E), y receptará todos los

condensados puros generados por todas las plantas, el Surge Tank por

medio de una bomba abastecerá al Deareador 2 y alimentara a los calderos

Fulton #3, 4 y 5, permitiendo un mejor rendimiento a todo el sistema por las

características que posee este Surge Tank (ver alcance 1) en comparación

con el actual.

2. Para el condensado orgánico que genera el evaporador tubular, se colocara

un nuevo tanque (ver figura I) junto al actual de condensado puro que esta

diagonal a la puerta de ingreso a Efluentes (área de recuperación de

condensado, ver figura H).

Este tanque almacenará el caudal orgánico generado, el cual se lo tratara

con químicos para aumentar su PH y otras condiciones y luego será

enviado por una nueva bomba, hacia el actual tanque Vertical (Figura B),

Propuesta 63

que abastecerá al Deareador 1; este alimentara a los calderos Cleaver

Brooks 1 y 2.

3. Con la recuperación de este condensado se reduce el flujo que llega a la

planta de Efluentes, la que de manera más eficiente permitirá tratar los

desperdicios residuales generados por los demás procesos, ya sea por

limpieza de equipos, residuos de producto, etc.

Estos cambios e implementaciones permitirán una mejora en los

procesos descritos.

Características principales del nuevo surge tank

Presión del Surge Tank= 70PSI

Entalpia del agua a 70PSI : 286 BTU/lb.

Calor latente de evaporación a 70 PSI : 1,185 BTU/lb

Porcentaje de vapor “flash” : 7%

Cantidad de condensado que retorna : 1,467.12 lb/hr

como vapor “flash” al Deareador.

Cantidad de vapor requerida para : 3,195.20 lb/hr

deareación del agua de reposición.

Cantidad de vapor que debe : 0 lb/hr

suministrar el caldero para el deareador

Utilizando un sistema de condensado presurizado se puede ahorrar

entre un 15% a 35% en combustible en comparación con un sistema de

retorno de condensado utilizando un tanque convencional venteado.

El sistema de condensado presurizado no es un lujo, pero es un

componente necesario para maximizar o incrementar la eficiencia de del

sistema de vapor.(Kelly., 2006)

El condensado retorna directamente al llamado “Surge Tank” de alta

presión (High Pressure receiver) instalado en la sala de calderos, a una

Propuesta 64

presión de 70 Psi, desde aquí se alimenta el agua a 138ºC. El agua de

reposición (Make-up), que viene de los ablandadores hacia el deraredor es

mínima, y por supuesto se logra una eficiencia total que pasa del 85% con un

considerable ahorro de combustible y agua.

Una vez mencionada las ventajas de utilizar el Surge Tank en el sistema

de recuperación de condensado procedamos a calcular el ahorro de energía

que se tiene con la utilización del mismo.(Yunus, 2006.)

Para poder calcular el porcentaje de pérdida de vapor flash en este

sistema podemos hacer uso de la ecuación 1:

presión alta a latenteCalor

presión baja a sensibleCalor -presión alta a sensibleCalor FlashVapor % Ec. 1

Dónde:

El calor sensible a alta presión es la entalpía de líquido saturado a los

220 Psi (hf) que es la presión de operación de las calderas, cuyo valor

corresponde a 370.14 Btu/lb

El calor sensible a baja presión es la entalpía del agua a la presión de

70 Psi (hf) cuyo valor corresponde a 286.39 Btu/lb

El calor sensible a alta presión es la entalpía de evaporización a la

presión de 70 Psi (hfg) cuyo valor corresponde a 1,184.2 Btu/lb

Reemplazando los valores en la Ec. 1 se obtiene:

1,184.2

286.39 - 370.14FlashVapor %

%7FlashVapor %

Propuesta 65

Usando este porcentaje, se podrá calcular la cantidad de condensado

que retorna como vapor flash al deareador utilizando la ecuación 2:

flash vapor % x condensado de retorno de Cantidadflashm Ec.2

Dónde:

Cantidad de retorno de condensado= 20,958.8 lb/hr

% Vapor flash= 7%

Se procede a reemplazar los valores en la Ec. 2 y se obtiene que:

lb/hr 20,958.8 x %7flashm


Y como ya se había calculado que la cantidad de vapor requerido para

la deareación del agua de reposición es de 3,195.20 lb/h, se puede obtener

que la cantidad de vapor que debe suministrar la caldera al deareadores

mínima, la misma que se la puede aproximar a 0 lb/hr.

Ahora se debe calcular el calor total que deben suministrar las calderas

con el Surge Tank aplicando la ecuación 5:

T

utilcaldera

Q

Q

lCalor tota

útilCalor Ec. 5

Así mismo como se calculó el calor útil utilizando un tanque venteado se

usa la ecuación 6:

Propuesta 66

DCBAútil QQQQQ Ec. 6

Se procede a calcular el útilQ sabiendo que

AQ : Es igual al calor generado por la caldera y retorna al Surge Tank:

))(( 312 fgflashA hhmmQ Ec. 7

Dónde:

2m Cantidad de retorno de condensado cuyo valor es de 20,958.8lb/hr



220 Psi cuyo valor es de 1200.4 Btu/lb

3fh Entalpía de líquido saturado a la presión del Surge Tank a 70 Psi

cuyo valor es de 286.39 Btu/lb

Se reemplaza los valores en la Ec. 7:

Btu/lb)39.286 1,200.4(lb/hr),467.121-20,958.8( AQ

Btu/hr 44.590,815´17AQ

BQ : Es igual al calor que ingresa al Surge Tank como reposición (make-

up), por ende 0BQ .

Propuesta 67

CQ : Es igual al calor generado por la caldera que va al tanque deareador y

viene dada por la siguiente ecuación:

flashfgC mARmhhQ )%*(*)( 141 Ec. 10

1m Flujo estimado de vapor requerido por la planta cuyo valor es de

38,812.5 lb/hr



220 Psi cuyo valor es de 1,200.4 Btu/l


208.42 Btu/lb

)(%AR = Porcentaje de agua de reposición, estamos asumiendo un valor

estimando que es del 46%

Se reemplaza los valores en la Ec. 10:

12.467,1%)46*5.812,38(*) 208.42 1,200.4( CQ

Btu/hr6.916,165´19CQ

DQ : Es igual al calor requerido para la deareación del agua de reposición, por

ende 0DQ .

Una vez calculado AQ , BQ

, CQ y DQ

se procede a reemplazar los

valores en la ecuación 6, para obtener útilQ .

Propuesta 68

DCBAútil QQQQQ

hrBtuQútil /)6.916,165´1944.590,815´17(

hrBtuQútil /04.507,981´36

Ahora se procede a calcular el calor total generado por las calderas

utilizando un Surge Tank, con la ecuación 5, asumiendo que la eficiencia de

las calderas es del 80%.

caldera

T

utilQQ

80.0

/04.507,981´36Q

hrBtuT

hrBtuT /8.883,226'46Q

Una vez realizado los cálculos energéticos del sistema actual de

recuperación de condensados y los cálculos energéticos utilizando un Surge

Tank en el sistema de recuperación de condensado se podrá ver la cantidad

de energía que se ahorraría:

hrBtuahorrado /8.883,226'4684.717,240'54Q

hrBtuahorrado /04.834,0138́Q

Propuesta 69

Recuperación de Condensado Puro

1.) Implementación de Nuevo tanque llamado Surge Tank (figura 42) que

reemplazará al actual tanque Horizontal (figura 37 pag.50), que

recepta los condensados puros de la planta Continua y Batch. A este

tanque se conectarán las líneas de tubería que traen el condensado

puro el cual será bombeado hacia el tanque Deareador 2

FIGURA # 40

TANQUE DEAREADOR #2


FIGURA # 41

BOMBA DE ALIMENTACION AL DEAREADOR #2


Propuesta 70

FIGURA # 42

SURGE TANK


Figura 42: Surge Tank “dibujo esquemático mostrando sus niveles de

presión y temperatura de trabajo “.El cual alimentara a los calderos Fulton # 3,

4 y 5, este deareador trabaja a una presión de 10 PSI.

Recuperación de Condensado Orgánico

2.) El tanque Vertical (Figura 43, deberá repararse), tendrá otra función,

va a receptar el condensado orgánico generado en la planta Soluble el

cual será tratado en un nuevo tanque (Figura 44), a instalarse en el

área de condensado (figura 45).

Para este trabajo, se instalaran nuevas líneas de tubería desde el área

de ubicación del nuevo tanque hasta el área de calderos donde se conectarán

con el tanque vertical y el condensado orgánico será bombeado hacia el

Deareador 1, el cual alimentará a los Calderos Cleaver Brooks (Ver esquema

actual y propuesto anexos # 7 y # 8 en págs. 97 y 100).

Propuesta 71

FIGURA # 43

TANQUE VERTICAL


FIGURA # 44

NUEVO TANQUE VERTICAL


Figura 44: Nuevo tanque a instalarse para tratar los condensados

orgánicos que se obtienen de cada efecto.

FIGURA # 45

AREA DE CONDENSADO


Propuesta 72

Figura 45: Tanque recuperador de condensado puro ubicado diagonal a

la puerta de ingreso planta de Efluente.

FIGURA # 46

MANIFOLD DE CONDENSADO


Figura 46: Manifold donde llegan los condensados orgánicos de los

efectos del Evaporador Tubular (actualmente no le está llegando condensado

porque se lo envía a efluentes).

FIGURA # 47

DEAREADOR #1


Figura 47: Deareador 1 el cual alimenta a los Calderos C. Brooks 1- 2.

Propuesta 73

FIGURA # 48

BOMBA DE ALIMENTACION


Figura 48: Bomba de alimentación de condensado al Deareador 1;

Las Figuras mostradas representan el esquema de lo que se desea

implementar para dar mejoras al sistema de generación de vapor y ayudar al

tratamiento de agua residual que realiza la planta de Efluentes.

4.2 Costos de alternativa de solución

El costo que la empresa afrontará por realizar este proyecto es de

$49.220,00 por la construcción y montaje del nuevo tanque, debido a que las

calderas y los sistemas de procesos no pueden ser paralizados por mucho

tiempo se contratara a personal externo y esto tendrá un costo de $4.320,00,

adicional a esto la empresa tendrá que adquirir algunos insumos como

bombas para la recolección y envió de condensado hacia el nuevo tanque así

como también líneas de tuberías para las conexiones, esto tendrá un costo de

$14.723,82. Dando como resultado la cantidad de $68.263,82 la cual será el

total de la inversión.

Propuesta 74

PROFORMA DISEÑO DEL TANQUE DE COMPENSACIÓN "SURGE TANK"

DETALLE CALDEROS &

AFINES ING. OSWALDO ESPINOZA

DATOS GENERALES

PROCESO DE CONSTRUCCIÓN

*TANQUE DE ACERO AL CARBONO ASTM 515G70 3/8",SOLDADO CON PROCESO ARCO SUMERGIDO

*PRESION DE DISEÑO 105 PSI

*PRESION DE OPERACIÓN 70 PSI

*TEMPERATURA DE OPERACIÓN 160 C

*TIPO CILINDRO HORIZONTAL

*DIAMETRO DEL CILINDRO 1500mm

LONGITUD TOTAL 3000mm

*CALIDAD DEL MATERIAL ASTM/ASME SA-515 G70,378"

*TAPAS TIPO CASQUETE ELIPSOIDAL

*BASE DE VIGA IPE 100,6 metros, ALTURA

DATOS TÉCNICOS

INCLUYE

*SISTEMA AUTOMÁTICO DE ALIMENTACIÓN DE AGUA

*PANEL DE CONTROL GENERAL DE AUTOMATISMO

*DISTRIBUIDOR DE SALIDA DE AGUA PARA DOS TOMAS BRIDADAS DE 3" CON SUS RESPECTIVAS VALVULAS

*TAPA DE INSPECCIÓN TIPO HUECO DE HOMBRE OVALADO DE 11X15X1"

*CONTROL DE NIVEL ELECTRODOS WARRICH (TRES 2-1/2")

*JUEGO NIVEL VISOR DE AGUA 5/8"X36"

*TERMOMETRO BIMETALICO 150 C

*VALVULA DE SEGURIDAD 1"X1"X150PSI

*AISLAMIENTO TÉRMICO LANA DE VIDRIO 2" Y LÁMINA DE ALUMINIO e=0.7mm

*PASARELA ALTA DE CONTROL

*ESCALERA DE PROTECCIÓN

*MONTAJE Y PRUEBAS DE CORRECTA OPERACIÓN DEL SISTEMA

SUBTOTAL

$43,946,00 $49,100,00

IVA 12% $5,274,00 $5,900,00

TOTAL

$49,220,00 $55,000,00

Propuesta 75

Con la implementación de este proyecto la empresa estaría ahorrando

un valor de $188.104,36 anuales en agua ya que todo el condensado el cual

era desechado ahora será reutilizado en los diferentes procesos también se

ahorrará$10.800,00 anuales que es un valor promedio el cual la empresa

estaba perdiendo al invertir en repuestos y mantenimientos que se originaban

por daños en equipos ocasionados por exceso de humedad y salpicadura de

agua.

Se busca al mismo tiempo aumentar la eficiencia del sistema de

generación de vapor y disminuir el uso de combustible para los diferentes

procesos.

El costo del vapor o costo de generación del vapor ($/1000 lbs. vapor)

es una buena vía para poder conocer la eficiencia de un sistema de vapor.

Este costo depende del tipo de combustible que se utilice, del costo del

combustible, la eficiencia de las calderas, la temperatura de alimentación del

agua y la presión del vapor. El combustible que se utiliza en esta planta

industrial es el OilNº6(bunker).

Para saber el contenido de energía del OilNº6(bunker) se puede utilizar

la tabla # 13.

TABLA # 13

CONTENIDO DE ENERGÍA Y EFICIENCIA DE COMBUSTIÓN DE COMBUSTIBLES

Fuente: Manual Selmec de caldera Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente

Propuesta 76

El costo del OilNº6(bunker) es de 0.7224 $/galón.

Con el análisis energético realizado en los capítulos 2 y 4se puede

obtener el ahorro neto que se tiene utilizando el Surge Tank en vez de un

tanque venteado.

hrBtu /8.883,226'4684.717,240'54=Neto Ahorro

hrBtu /048´013,834.=Neto Ahorro

Como:

Para OilNº6(bunker) 1 galón=149,700Btu (Ver Tabla # 13)

Costo del Bunker = $ 0.7224/ galón

Se obtiene que:

galónBtu

hrBtu

/149,700

/048´013,834.=Neto Ahorro

galónhr

galón 7224.0$*53.53=Neto Ahorro

hr

8.673 $=Neto Ahorro

Considerando que la operación de las calderas es de 24 horas por día,

7 días de la semana y 48 semanas al año ya que deben entrar a

mantenimiento anual cada una, se obtiene que:

año

hr064,8*

hr

8.673 $=Neto Ahorro

año al 311,834.88 $ USD=Neto Ahorro

Propuesta 77

A este valor debe sumarse el valor de $188.104,36que es el ahorro que

obtendrá la empresa al reutilizar el condensado, y los $10.800,00 que es el

ahorro en repuestos y mantenimientos, entonces tendríamos un ahorro anual

de $ 510.739,24.

4.3 Selección de alternativa de solución

El objetivo principal del proyecto es analizar y comparar el ahorro

energético que se obtiene al implementar un Sistema Recuperador de

condensados presurizado utilizando un Surge Tank en vez del Sistema actual,

el que consta de un tanque recolector de condensados venteado a la

atmósfera. (Ver anexo 8 pág. 100).

CAPÍTULO 5

EVALUACIÓN ECONÓMICA

5.1 Determinación de costos fijos y variables de la propuesta

El análisis económico de la propuesta requiere del cálculo de la

inversión en activos fijos y los costos de operación que son realizados

anualmente. Obteniéndose todos los costos necesarios para hacer la inversión

requerida, se realizará la respectiva evaluación financiera, a través de los

indicadores financieros como son: Tasa Interna de Retorno (TIR), (VAN),

tiempo de recuperación de la inversión.

Inversión Fija

Este rubro se agrupa en tangible e intangible, diferenciación que va a

facilitar el costo del proyecto en su fase operativa. La estimación de la

inversión fija se basa en cotizaciones y/o proformas de los bienes y servicios a

utilizarse en la ejecución del proyecto. El costo fijo que invertirá la empresa

para la solución propuesta es la adquisición e implementación de un nuevo

tanque de almacenamiento.

TABLA # 14

LA INVERSIÓN FIJA

Ítem RUBROS Valor

1 Surge Tank $ 49.220,00

2 2 Bombas centrifugas 15 Hp $ 2.130,00

3 Accesorios y tuberías $ 5.230,00

4 Mano de obra externa $ 4.320,00

Total 60.900,00

Fuente: Tabla # 14 Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente

Evaluación Económica 79

Costos de Operación.

Los costos de operación están representados por la mano de obra y la

implementación del proyecto.

El siguiente cuadro muestra los costos que la empresa deberá asumir

para implementar la solución del problema.

TABLA # 15

COSTO DE OPERACIÓN

RUBROS Valor

1 Mantenimiento de bombas $ 4.720,19

2 Mantenimiento de líneas $ 2.643.63

Total $ 7.363,82


A continuación se observa un resumen del total de los costos fijos y de

los costos operacionales.

TABLA # 16

INVERSIÓN TOTAL

RUBROS Valor %

Inversión Fija $ 60.900,00 89.21%

Costos de operación $ 7.363,82 10.79%

Total $ 68.263,82 100%



5.2 Financiamiento del proyecto

El costo de la inversión total para el proyecto es de $ 68.263,82. Esta

inversión la estará realizando la empresa dependientemente de sus flujos.

5.3 Recuperación de la Inversión

Realizaremos el cálculo de la tasa de retorno y el tiempo para recuperar

la inversión se determina a través de las siguientes formulas.

F = p(1 + 𝑖)1/𝑛

I = (𝐹 + 𝑃)1/𝑛 - 1

Reemplazo de Formulas a continuación los datos respectivos:

Datos

F = 510.739,24

P = 68.263,82

I = ¿

N = 1 año

Entonces tenemos:

I = (510739,24 / 68.263,82) 1/1 – 1

I = 6.48 Anual

I = 0,54 % Mensual

Una vez determinada la tasa interna de retorno mensual se calcula a

continuación el tiempo en que se recupera la inversión.

5.4 Periodo de Recuperación del capital

Aquí se conocerá el tiempo en que se recupera la inversión, para ello se

usara la misma fórmula utilizada anteriormente, en esta fórmula:


niFP )1(

TABLA # 17

RECUPERACIÓN ANUAL

Año Inversión futuro Interés Inversión Inversión A

0 68263,82

1

326079,69 0,54 $149996,66 $149996,66

2

335214,31 0,54 $154198,58 $304195,24

3

369428,97 0,54 $169937,33 $474132,57

4

406995,76 0,54 $187218,05 $661350,62

5

448256,85 0,54 $206198,15 $867548,77 Fuente: Tabla # 17 Elaborado por: Sornoza Navarrete Mario Vicente

Se puede observar que la inversión fija inicial de $68.263, 82 se

recuperará en 2 meses con una tasa de interés del 0,54%.

Debido a que los activos fijos que se requieren para la implementación

de la propuesta en el cambio de repuestos ya obsoletos y la implementación

del “Surge Tank”, la vida útil es de cinco años, entonces la inversión tiene

factibilidad económica.

5.5 Coeficiente Beneficio/Costo

Para encontrar la relación costo beneficio de la propuesta hay que

calcular el beneficio esperado en los 5 años y este valor hay que llevarlo a

valor presente, lo mismo se hace con el costo de operación.

El costo de la propuesta es la suma de la inversión inicial y el valor

acumulado de los costos de operación en valor presente obteniendo lo

siguiente.

En la siguiente relación se conocerá lo que la empresa percibirá por

cada dólar.


Relacion beneficio − costo =beneficio

Inversion

Relación beneficio – costo =$326.079,69

$68.263,82

Relación beneficio – costo = $ 4,77

La relación beneficio - costo, indica que por cada dólar que va invertir la

empresa recuperará $ 4,77

En el cuadro inferior se presentan los rubros del cálculo beneficio.

TABLA Nº 18

FLUJO DE CAJA

Descripción 2014 2015 2016 2017 2018

Ingresos esperados 510739.24 561813.16 617994.48 679793.93 747773.32

inversión inicial 68263.80

capital socios 68263.80

préstamo 0

capital de operación

costos fijos 60900.00 66990.00 73689.00 81057.90 89163.69

costo de operación 7363.82 40425.00 44467.50 48914.25 53805.68

depreciacion 5135.00 4621.50 4159.35 3743.42 3369.07

total de capital operación 73398.82 112036.50 122315.85 133715.57 146338.44

utilidad neta 437340.42 449776.66 495678.63 546078.36 601434.88

Mant. Y reparaciones seguros 2567.50 2824.25 3106.675 3417.3425 3759.08

total de capital operación 434772.92 446952.41 492571.96 542661.02 597675.80

Impuesto a la Renta 25% 108693.23 111738.10 123142.99 135665.25 149418.95

FLUJO DE CAJA


El valor actual neto con un valor de $ 1´990.656,91, siendo así la

cantidad que se genera luego de recuperar la inversión. Demostrándose con

estos resultados la viabilidad del proyecto.

CAPÍTULO 6

PROGRAMACIÓN PARA PUESTA EN MARCAHA

6.1 Planificación y cronograma de implementación

Tareas a realizarse para este proyecto

1. Readecuación de tanque en acero inoxidable de 2m de alto, Ø1.20m y

con plancha de 3mm de espesor, que servirá para receptar el

condensado orgánico, (Esta en la chatarra).

2. Montaje de tanque recuperador de condensado orgánico en el junto al

tanque pequeño actual de condensado puro en planta soluble.

3. Reparación del tanque actual Vertical por presentar algunas

imperfecciones en su estructura.

4. Montaje de 73m lineales de tubería para dirigir condensado orgánico

hacia el tanque vertical en el área de calderos.

5. Instalación de bomba para enviar el condesado orgánico hacia el tanque

vertical.

6. Desmontaje del actual tanque Horizontal ubicado en el área de

calderos.

7. Diseño, Construcción y Montaje de tanque (Surge Tank) en plataforma

donde estaba el tanque Horizontal.

8. Interconexión en la tubería actual de succión de la bomba que alimenta

al Deareador 1 para instalar 8m lineales de tubería de Ø3” en H/negro

para By Pass entre el Surge Tank y Deareador 1.

9. Interconexión en la tubería de succión de bomba de alimentación al

Deareador 2, para instalar 7m de tubería de Ø3” en H/negro para

Programación Para Puesta en Marcha 84

conectar la línea que alimentará de condensado puro del Surge Tank al

Deareador 2.

10. Conexión de tuberías actuales de condensado puro al nuevo tanque

Surge Tank

11. Conexión de tubería actual de condensado orgánico que viene desde el

evaporador tubular al nuevo (figura 44) tanque que se ubicara en la

planta Soluble.

12. Conexión de tubería actual de condensado puro generado en la planta

Continua hacia el Surge Tank.

13. Conexión de tubería actual de condensado orgánico generado en la

planta continua hacia el tanque vertical ubicado en área de calderos.

14. Conexión del Deareador1 al Caldero # 1 Cleaver Brooks.

15. Instalación de un sistema de acceso para operación de los tanques

Deareadores.

6.2 Cronograma de implementación con la aplicación del programa

Microsoft Project.

Este programa contiene herramientas muy prácticas para la aplicación

de proyectos de todo tipo; con este programa se realizará el Diagrama de

Gantt, que servirá para establecer con claridad el desarrollo paso a paso del

proyecto. (Ver anexo 11 pág.105)

CAPÍTULO 7

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7.1 Conclusiones

La razón primordial de este proyecto es la recuperación de condensado,

el mismo que hasta el momento es botado al alcantarillado, mientras que la

meta es darle un mejor uso que permita obtener ventajas tanto en ahorro de

costos y energía ya que beneficiará al sistema de generación de vapor y a la

planta efluentes, bajando la carga para tratamiento.

Para poder recuperar el condensado orgánico que se está votando en el

área de evaporación, se ha diseñado un tanque especial que almacene este

condensado orgánico, para que luego sea enviado al tanque vertical recolector

de condensados que está ubicado en el área de calderas, el mismo que ahora

tendría solamente la función de receptar los condensados orgánicos que se

generan en la planta soluble, y a su vez este alimentara al tanque deareador

Nº 1 para que alimente a las calderas Cleaver Brooks 1 y 2.El condensado

orgánico solamente va a ser utilizado en las calderas Cleaver Brooks debido a

que estas calderas si pueden recibir este tipo de condensado que contienen

1500 ppm (partículas por millón), a diferencia delas calderas Fulton que

solamente puede recibir condensados con 5ppm (partículas por millón) según

a las especificaciones del fabricante.

La inversión total será para la construcción y montaje de un nuevo

tanque recolector de condensado se invertirá $68.263,83 a recuperarse en el

primer año, con una inversión fija de $60.900,00 (89.21%) y los costos de

mano de obra e insumos con un valor de $7.363,82 (10.79%).

Los indicadores financieros resultantes de la puesta en marcha del

proyecto son los siguientes:

Conclusiones y Recomendaciones 86

Capital propio

TIR = 6.48%

Costo-beneficio = $4,77

Tiempo de recuperación del capital = 2 meses

7.2 Recomendaciones

Se recomienda lo siguiente:

1. Buscar mejoras en cada área de proceso ya que se puede ahorrar mucho

dinero implementando proyectos pequeños en busca de la mejora y

optimización de los sistemas.

2. Proporcionar capacitación a todo el personal para mejorar el desempeño en

cada área de trabajo de acuerdo al programa sugerido en anexos página 123.

3. Continuar realizando estudios para el mejoramiento del área de acuerdo a

las innovaciones de la tecnología en este campo.

GLOSARIO DE TÉRMINOS

Deareadores.- Los deareadores constan de un domo y un tanque en los

cuales el oxígeno y el dióxido de carbono son eliminados del agua de

alimentación. Este tratamiento térmico del agua de alimentación garantiza una

alta eficiencia de operación y prolonga la vida útil de la caldera.

Extractores.- Aquí se almacena el café tostado para sacar la hidrólisis

mediante un proceso a altas temperaturas.

Hidrólisis.- Descomposición de sustancias orgánicas e inorgánicas

complejas en otras más sencillas por acción del agua.

Manifols.- Son el medio de entrada de agua para procesar la salida de

hidrólisis de los extractores.

Placas de enfriamiento.- Se usan para reducir la temperatura del producto

de 160º a 30º.

Surge Tank.- Es un tanque de compensación que se utilizará para

almacenar condensado

Tasa Interna de Retorno.- La tasa interna de retorno equivale a la tasa de

interés de un proyecto de inversión con pagos (valores negativos) e ingresos

(valores positivos) que ocurren en períodos regulares.

Valor Actual Neto.- La inversión VNA comienza un período antes de la

fecha del flujo de caja de valor1 y termina con el último flujo de caja de la lista. El

cálculo VNA se basa en flujos de caja futuros. Si el primer flujo de caja ocurre al

Anexos 88

inicio del primer período, el primer valor se deberá agregar al resultado VNA, que

no se incluye en los argumentos valores

Anexos 90

ANEXO 1

ORGANIGRAMA

Anexos 91

ANEXO 2

UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LA EMPRESA El CAFÉ C.A

Anexos 92

ANEXO 3

ESQUEMA DE TRABAJO

Anexos 93

ANEXO 4

DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS

Anexos 94

ANEXO 5

DIAGRAMA DE BLOQUES

Anexos 95

ANEXO 6

FACTURACION DE AGUA POTABLE

A continuación una explicación de cómo se facturan los servicios de agua

potable y alcantarillado a cargo de INTERAGUA:

El Agua Potable se calcula por rangos de consumo, de tal manera que el

cliente pagará por cada uno de los primeros 15m3 de agua potable (Rango de

0-15), el valor arriba indicado, por cada uno de los siguientes 15M3 (Rango de

16-30), el valor arriba mencionado y así sucesivamente, el valor total a

facturarse por Agua Potable será la sumatoria de los valores generados en

cada rango de consumo. Ejemplo: si Ud. consume 25m3, los primeros 15m3

están ubicados en el primer rango y los siguientes 10m3 corresponden al

segundo rango.

m3 Tarifa Aplicable Valor en US$ por Agua Potable

15 x 0.302 = 4.53

10 x 0.448 = 4.48

25

9.01

AGUA POTABLE CARGO FIJO CEM

RANGO DE

CONSUMO

m3

VALOR

POR m3

US$

DIAMETRO

DE LA

GUÍA

VALOR

US$

VALOR

US$

0- 15 $ 0,302 1/2 " 1,30 0,27

16- 30 $ 0,448 3/4" 8,68 0,62

31 - 60 $ 0,634 1 " 22,30 1,65

61 - 100 $ 0,752 1 1/2" 37,17 2,61

101 - 300 $ 0,835 2 " 37,17 8,92

301 - 2500 $ 1,276 3 " 61,96 16,47

2501 - 5000 $ 1,627 4 " 185,86 54,20

5001 o más $ 2,651 6 " o más 247,82 219,54

Anexos 96

El valor del Alcantarillado corresponde al 80% del valor facturado por

concepto de Agua Potable. .

El valor del Cargo Fijo es un valor mensual que cubre los costos de

comercialización y que se aplican en función del diámetro de la guía de

abastecimiento del inmueble del cliente. .

La sumatoria de estos 3 rubros constituye el Consumo del mes.

En caso de que el cliente sea beneficiario de la Tarifa Social y cumpla con los

requisitos exigidos para el efecto, sus consumos de hasta 30 m3 serán

facturados con una tarifa de US$ 0,10 por cada metro cúbico más un Cargo

Fijo de US$ 0,60.

Nota:

Estas tarifas se ajustan trimestralmente de acuerdo al índice de precios al

consumidor, energía eléctrica y salario mínimo vital, en base al Reglamento de

Estructura Tarifaria vigente. .

Adicionalmente se factura el CEM (Contribución Especial de Mejoras), que

es un valor mensual que cubre los costos de construcción de obras de

rehabilitación y mejoramiento en sectores críticos del sistema de drenaje

pluvial en la ciudad de Guayaquil. El valor que el cliente pagará por CEM es en

relación al consumo total de agua potable que efectúe, de tal forma que si

los consumos están en el rango de 0 hasta 15 m3 pagará US$ 0.27, si los

consumos están en el rango de 16 hasta 30 m3 pagará US$ 0.62, y así

sucesivamente.

Anexos 97

ANEXO 7

ESQUEMA ACTUAL

Anexos 98

CUADRO DEL ESQUEMA ACTUAL

DESCRIPCIÓN

1 Bomba de alimentación de condensado al Deareador # 1

2 Bomba de alimentación de condensado al Deareador # 2

3 Bomba de alimentación de condensado al caldero # 1 CLEAVER BROOKS


5 Bomba de alimentación de condensado al caldero # 3 FULTON



8 Tanque horizontal (recolecta los condensados puros de todas la plantas)

9 Tanque vertical

10 Tanque de condensado puro de la planta soluble

11 Bombas de ciclo de condensado puro planta soluble

12 Tanque de condensado puro de la planta continua

13 Bomba de ciclo de condensado puro de planta continua

14 Tanque Deareador # 1


16 Tanque de condensado que alimenta al Caldero Cleaver Brooks # 1

Flujo de condensado puro

Flujo de condensado orgánico

Anexos 99

Anexos 100

ANEXO 8

ESQUEMA PROPUESTO

Anexos 101

CUADRO DEL ESQUEMA PROPUESTO

DESCRIPCIÓN

1 Bomba de alimentación de condensado al deareador # 1

2 Bomba de alimentación de condensado al deareador # 2






8 Tanque Surge Tank (recolectara los condensados puros de todas las plantas)

9 Tanque vertical (recolector de condensado orgánico)

10 Tanque nuevo recuperador de condensado orgánico de Evaporación

11 Bomba nueva, enviara el condensado orgánico al tanque vertical

12 Tanque de condensado Puro de la Planta Soluble

13 Bomba de ciclo de condensado Puro de Planta Soluble

14 Tanque de condensado Puro Planta Continua

15 Bomba de ciclo de condensado Puro Planta Continua



Flujo de condensado puro

Flujo de condensado orgánico

Anexos 102

Anexos 103

ANEXO 9

DIAGRAMA CAUSA EFECTO

Anexos 104

ANEXO 10

DIAGRAMA CAUSA – EFECTO MEJORADA

Anexos 105

ANEXO 11

CRONOGRAMA DE IMPLEMENTACIÓN

Anexos 106

BIBLIOGRAFIA

Kelly., P. (2006). “Pressurized Condensate Return System”. Technical Manager Plant

Support & Evaluations.

Manson R., B., & Young F., D. (2003). Fundamentos de Mecánica de Fluidos. Madrid:

Limusa .

Selmec. (1980). Manual Selmec de Calderas.

Yunus, C. A. (2006.). Fundamentos de Termodinámica. Mc-Graw Hill.

universidad de guayaquil facultad de …repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/6622/1/optimización...

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