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UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA
Peumo Repositorio Digital USM https://repositorio.usm.cl
Tesis USM TESIS de Pregrado de acceso INTERNO
2015
IMPLEMENTAR PROPUESTA DE
CAMBIO SISTEMA CONTROL NIVEL
DE INGRESO DE AGUA A CALDERA PIROTUBULAR
REYES JARA, MARIO ESTEBAN
https://hdl.handle.net/11673/48329
Downloaded de Peumo Repositorio Digital USM, UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA
 
C/ 
UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA 
 
SEDE CONCEPCION "REV BALDUINO DE BELGICA" 
IMPLEMENTAR PROPUESTA DE CAMBIO SISTEMA DE NIVEL DE 
INGRESO DE AGUA A CALDERA PIROTUBULAR 
Trabajo para optar al TItufo profesional de Ingeniero de 
EjecuciOn en Mantenimiento Industrial 
ICA F 0 
'-~IRLIOrECA 
Alumno: Mario Esteban Reyes Jara NECIO / 
Profesor Gula: Sr. Aldo Fuentes 
2015 
RESUMEN 
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''CEPCtO 
El presente informe es un estudio de ingeniera, que está dividido en 
cuatro capItulos, los que fueron ordenados secuencialmente, para una 
fácil comprensión de los lectores. 
CapItulo 1: Se indica una breve introducciôn al tema, objetivos generales 
y especificos. Además de la presentaciOn de la empresa donde se detalla 
cada una de etapas de proceso productivo y del funcionamiento de la 
caldera No 2 control on - off. 
CapItulo 2: Se describe el problema generado en el sistema de vapor de 
Ia caldera No 2. La cual ha provocado detenciones de Ilneas de proceso 
por exceso de agua en el vapor, ocasionando costo de tiempos perdidos 
y de producto no apto, para encontrar las posibles causas y soluciones 
se apoya a través de auditoria realizada por empresa externa. 
CapItulo 3: se detalla el funcionamiento del sistema de control modulado 
indicando sus ventajas, desventajas y alternativas existentes. Indicando 
la mejor elecciôn de acuerdo a la necesidad de la planta, indicando sus 
componentes y detalle de cálculos de piping y la validaciOn de bomba 
actuales. 
CapItulo 4: Se aboca a demostrar los costO económicos que se reflejan 
en tiempos de Ilneas sin producir versus el costo de implementar la 
mejora y el ahorro econOmico de combustible al implementar el nuevo 
sistema de control modulado. 
Dentro de los costos en una industria de fabricaciOn de alimento para 
salmones, una fracciOn importante corresponde a la calidad en la 
producciOn de vapor. El cual es requendo en las etapas de transferencia 
de calor en equipos como evaporadores, secadores e i ntercam biad ores. 
El fin es lograr mantener una estabilidad de los proceso donde es 
requerida, para eDo se debe contar con equipos generadores de vapor 
confiables que permitan continuidad en [as etapas de los procesos. 
INDICE 
INTRODUCCION .1 
OBJETIVOGENERAL ........................................................................................2 
OBJETIVO ESPECIFICO ...................................................................................2 
CAPiTULO1......................................................................................................3 
1. PRESENTACION DE LA EMPRESA ......................................................4 
1.1. ANTECEDENTES GENERALES DE LA EMPRESA..............................4 
1.2. PROCESO DE ELABORACION DEL ALIMENTO EXTRUIDO .............6 
1.2.1. Molienda.................................................................................................6 
1.2.2. Extrusion y Secado................................................................................7 
1.2.3. Aceitado y Empaque..............................................................................9 
1.3. DESCRIPCION DE CAMERA PIROTUBULAR CONTROL ON-OFF 11 
1.3.1. CaracterIsticas de [as calderas pirotubulares ....................................12 
1.3.2. Clasificaciôn de las calderas pirotubulares ........................................12 
1.4. FUNCIONAMIENTO DEL CONTROL DE INGRESO DE AGUA A 
CAMERAN° 2 (ON- OFF)...............................................................................14 
1.4.1. Ventajas control on —off ...................................................................... 14 
1.4.2. Desventajas control on-off ................................................................... 14 
CAP1TUL02. ..................................................................................................... 16 
2. PROBLEM ACTUAL.............................................................................17 
2.1. DESCRIPCION DEL PROBLEM ......................................................... 17 
2.1.1. Causas que generan el vapor hUmedo ..............................................20 
CA 
DIV 
LW 
\\2 'LIOTEC, 
2.1.2. Recomendaciones de servicios externos 23 
CAP11UL03. ..................................................................................................... 25 
MEJORAR CONDICION DE INGRESO DE AGUA A CAMERA ......... 26 
3.1 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DECONTROL PROPORCIONAL 
.......................................................................................................26 
3.1.1. Ventajas control modulado..................................................................27 
3.1.2. Desventajas control modulado............................................................27 
3.2. IMPORTANCIA DEL CONTROL DE NIVEL ......................................28 
3.2.1. Control de nivel de un elemento .........................................................28 
3.2.2. Control de nivel de dos elementos .....................................................29 
3.2.3. Control de nivel de tres elementos .....................................................30 
3.3. ELECCION DEL SISTEMA CONTROL MODULADO ........................31 
3.4. COMPONENTES DEL SISTEMA DE NIVEL DE UN ELEMENTO ... 36 
3.4.1. Sonda capacitiva LP2O ........................................................................ 36 
3.4.2. Controlador de nivel proporcional LC2200.........................................37 
3.4.4. Válvula control modular.......................................................................39 
3.4.5. Componentes circuito de ingreso de agua a caldera ........................43 
3.5. ELECCION PIPING V BOMBA PARA INGRESO DE AGUA A 
CAMERA.......................................................................................................... 46 
3.5.1 Análisis ..................................................................................................46 
3.6. ECUACION GENERAL DE LA ENERGIA............................................47 
CAPITULO4: ..................................................................................................... 51 
ESTUDIO ECONOMICO........................................................................52 
4.1. INVERSION SISTEMA DE MODULACION DE CALDERA N° 2.........52 
4.2. ESTIMACION DEL COSTO DE GENERACION DE VAPOR ..............55 
4.3. MERMA ECONOMICA POR PROBLEMS DE VAPOR .....................57 
CONCLUSIONES..............................................................................................59 
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA......................................................................60 
ANEXODEFINICIONES...................................................................................61 
INDICE DE TABLAS 
Tabla 2-1 Valores de producto perdido por exceso de agua en el vapor año 
2014...................................................................................................................22 
Tabla 2-2 Tiempo detenido por eventos de vapor hUmedo año 2014...........22 
Tabla 3-1 Tiempo y costo de detenciones de Ilneas de proceso por exceso 
devapor año 2014............................................................................................33 
Tabla 3-2 Datos para câicuIo de piping y bomba centrifuga...........................47 
Tabla 3-3 Valores tIpicos de velocidades del agua por el interior de 
conducciones cilIndricas. .................................................................................. 48 
Tabla 3-4 Coeficiente
de resistencia de circulaciOn de fluidos para válvuias y 
acoplamientos. .................................................................................................. 49 
Tabla 3-5 Diagrama de Moody resultante del factor de fricción ..................... 50 
Tabla 4-1 Costo de inversion total....................................................................52 
Tabla 4-2 Costo operacionales.........................................................................53 
Tabla 4-3 Costo de equipamiento. ................................................................... 53 
Tabla 4-4 Valores de detenciones por eventos de vapor año 2014...............54 
Tabla 4-5 EstimaciOn de ahorro de combustible en base al 3% al disminuir el 
arrastre de agua con una generaciOn de vapor 10 ton/hrs.............................56 
INDICE DE FIGURAS 
Figura 1-1 Planta de Ewos Chile Ltda................................................................5 
Figura 1-2 Etapa de molienda de matena prima . .............................................. 7 
Figura 1-3 Extrusor donde se genera la cocciOn más energia mecánica ........ 8 
Figura 1-4 Mixer de aceitado y empaque. ....................................................... 10 
Figura 1-5 Diagrama de flujo del proceso se muestra la etapa de ingreso del 
vapor. ................................................................................................................. 10 
Figura 1-6 Caldera pirotubular de cuatro pasos..............................................13 
Figura 1-7 Sistema control on-off de ingreso de agua a caldera . .................. 15 
Figura 2-1 Caldera No I Johnston Boiler Company . ....................................... 17 
Figura 2-2 Caldera No 2 Cleaver Brooks . ........................................................ 18 
Figura 2-3 Indicador de nivel calderas on-off . ................................................ 21 
Figura 2-4 Ingreso de agua a caldera No 2 Cleaver Brooks...........................24 
Figura 2-5 Bomba multi etapa L 40FES vogt. ................................................. 24 
Figura 3-1 Sistema de control modular de ingreso de agua a caldera . ......... 27 
Figura 3-2 Circuito de control ingreso de agua un solo elemento continuo... 29 
Figura 3-3 Circuito de control ingreso de agua dos elementos......................30 
Figura 3-4 Circuito de control ingreso agua de ties elementos......................31 
Figura 3-5 Medidor de caudal de vapor area variable ILVA. .......................... 34 
Figura 3-6 Longitud de sonda más cámara de protecciOn para sensor.........37