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UNIVERSIDAD CÉSAR VALLEJO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
ASIGNATURA:
INGENIERIA DE MATERIALES
PROYECTO:
“MATERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA
AZUCARERA CASA GRANDE”
DOCENTE:
-ING. TEOFILO MARTIN SIFUENTES INOSTROZA
ALUMNOS:
- SALAZAR PAREDES EMERSON
- LLICAN BECERRA YITZHAR
- LEON CABRERA ANDERSON
- NORIEGA ALVA MARCOS
TRUJILLO – 2016
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
2
ÍNDICE GENERAL
I INTRODUCCION. ................................................................................................................... 3
1.1.realidad problemática ....................................................................................... 6
1.2.hipotesis ........................................................................................................... 6
1.3.objetivos ........................................................................................................... 6
1.3.1. Generales ................................................................................................ 6
1.3.2. Específicos .............................................................................................. 6
II METODOLOGIA. ................................................................................................................. 7
III RESULTADOS. .................................................................................................................... 8
2. Lista materiales metálicos ferrosos utilizados en azucarera ....................................... 8
2.1.En Área de mantenimiento ............................................................................... 8
2.2. En Área de elaboración .................................................................................. 9
3. Propiedades químicas, (mecánicas y térmicas) .................................................. 11
De los materiales metálicos.
3.1. Caldera de 23MW ......................................................................................... 11
3.1.1. Descripción de propiedades químicas y mecánicas. ................................. 14
3.1.2. Ensayos tecnológicos ............................................................................ 15
3.2. Intercambiadores de calor tipo M3 de placas ................................................ 15
3.2.1 Ensayos Tecnológicos. .......................................................................... 17
3.3. Evaporador. ................................................................................................. 20
3.4. Turbogenerador de vapor a contrapresión. .................................................. 23
3.4.1. Partes principales ............................................................................................. 23
3.4.1.1. Rotor ................................................................................................... 24
3.4.1.2. Alabes. .............................................................................................. 25
3.4.1.3. Válvulas de admisión y desfogue. ................................................ 26
3.5. Bombas centrifugas de agua .................................................................................. 27
3.6. Tuberías de alimentación de agua para caldera. ................................................ 29
I.V.CONCLUSIONES. ............................................................................................................ 31
V.REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. .............................................................................. 32
V.I.ANEXOS. ............................................................................................................................ 34
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
3
I. INTRODUCCION.
ANTECEDENTES HISTÓRICOS:
Las crónicas de la época refieren que el capitán Martín Bazán Heredia fue
propietario de la hacienda Casa Grande, Facalá y Mocollope. Sus
herederos la vendieron al alemán Luis Albrecht, que también había
comprado la hacienda de Lache. Con estas cuatro empresas Albrecht creó
Casa Grande Zuckerplantagen A.G. alrededor de 1860, la misma que operó
con una fábrica moderna y creo su propia moneda para sus operaciones
internas; siendo una empresa próspera.
El año 1879 se dio la guerra con Chile, reduciéndose los sembríos por falta
de mano de obra, debido a que los obreros se enrolaron en las filas del
ejército patrio. Luis Albrecht, ante las amenazas del general chileno Patricio
Lynch, se vio obligado a pagar cupos al ejército invasor para evitar el
incendio de la ciudad de Trujillo y los cañaverales del Valle Chicama y puso
a disposición de la causa nacional su hacienda y su fortuna, acuñando la
célebre frase “Nadie debe nada. Los bienes se han hecho para reparar los
males”. Agobiado por una penosa enfermedad y la crisis económica
desatada a raíz de la guerra con Chile, puso en remate su empresa el 1 de
agosto de 1888. Esta propiedad fue adquirida por otro alemán, el señor
Juan Gildemeister, quien formó la empresa Casa Grande y Co. Tuvo una
breve administración hasta que dejó de existir en 1895.
La empresa pasó a ser administrada por sus hijos e iba camino a la ruina
hasta que un pariente, don Enrique Gildemeister, experimentado
negociante, logró salvarla y comenzó a adquirir otras haciendas para
ampliar su frontera agrícola, habiendo propuesto a su familia hacer uso del
crédito de los bancos para modernizar el ingenio y hacerlo más competitivo.
En 1915 compró el puerto Malabrigo por donde realizó sus operaciones
portuarias con el extranjero y adquirió en 1927 la hacienda Roma y, con la
adquisición de esta hacienda consolidó su posición, convirtiéndose en el
emporio agroindustrial más importante del Valle Chicama y uno de los más
grandes del Perú.
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
4
Con la reforma agraria del gobierno militar ocurrida en el año 1969, Casa
Grande pasó a manos de sus trabajadores asociados en Cooperativas y
Sociedades Agrícolas de Interés Social.
Antes de ser intervenida por el gobierno militar la hacienda Casa Grande
era propietaria de grandes extensiones de tierras: en la Costa tenía 107,717
hectáreas y en la Sierra 75,086 hectáreas.
El 13 de marzo de 1996, después de los fallidos intentos de cambiar el
modelo cooperativo, el gobierno promulgó el Decreto Legislativo 802, “Ley
de Saneamiento Económico Financiero de las Empresas Agrarias
Azucareras” y con fecha 01 de julio de 1996, por decisión de la mayoría de
socios cooperativistas, Casa Grande se acogió a dicha norma y decidió
cambiar de modelo social convirtiéndose en una Sociedad Anónima, con lo
que los socios cooperativistas que capitalizaron sus adeudos se
convirtieron en accionistas de la compañía, al igual que el Estado.
En el año 1998, la sociedad fue adecuada a la forma de Sociedad Anónima
Abierta, por disposición de la Ley General de Sociedades.
En octubre del 2005, Lakebar Holding S.A adquirió el 21.2% de las acciones
de la compañía a la empresa Roncesvalles, el mayor accionista particular
en ese momento, y posteriormente, el 25 de enero del 2006 Corporación
Azucarera del Perú S.A adquirió el 57.09 % de acciones de la azucarera a
través de una Oferta Pública de adquisición (OPA) convirtiéndose en el
accionista mayoritario.
En Junta General de Accionistas de fecha 31 de marzo de 2008, se acordó
modificar la razón social de Empresa Agroindustrial Casa Grande S.A.A, a
Casa Grande S.A.A.
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
5
ASPECTOS GENERALES.
La agroindustria nacional siempre ha sido uno de los principales problemas
de nuestra historia republicana, no sólo por su importancia económica, sino
también por su constante incidencia social y cultural en los espacios en
donde se recrea a través de sus múltiples manifestaciones, que van desde
los primeros latifundios capitalistas de inicios del siglo XX, las cooperativas
de propiedad social surgidas del gobierno de la Junta Militar, hasta las
ahora reprivatizadas empresas de propiedad transnacional
Como producto del Plan de Ajuste Estructural (PAE) promovido durante los
primeros años de la década de 1990.
Casa Grande, ubicada en el departamento de la libertad, sede de la
empresa azucarera casa grande; una de las empresas azucareras más
importantes tanto a nivel regional como nacional. Y que ahora, a través de
la nueva administración a cargo del grupo Gloria, viene produciendo un
proceso de modernización económica que de diversas maneras se traduce
en la emergencia de una nueva situación económica, social y cultural en el
pueblo, situación que estamos seguros se encuentra en correspondencia
tanto con los escenarios económico - políticos y socioculturales nacionales
e internacionales.
El desarrollo del presente informe está constituido en 3 partes, la primera
está referida al MARCO TEORICO, en el cual se proporcionara la
importancia de los materiales metálicos en las industrias azucareras, así
mismo se brindara la lista de los materias metálicos ferrosos de mayor
utilidad en el proceso de elaboración del azúcar que tiene la empresa
azucarera casa grande; así mismo se hará la descripción de la función que
cumple cada uno de estos materiales.
En la segunda parte, encontraremos la descripción de sus propiedades
químicas, (mecánicas y térmicas), y ensayos tecnológicas de cada uno de
estos materiales.
Y por último, en la parte final se tocara la METODOLOGÍA implementada en
nuestra investigación.
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
6
1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA:
¿De qué manera influyen los materiales metálicos ferrosos utilizados por la
empresa azucarera casa grande en el proceso de elaboración del azúcar?
1.2. HIPOTESIS:
Los materiales metálicos ferrosos utilizados por la azucarera casa grande
son de gran importancia, Tanto en los procesos de preparación,
elaboración y distribución del producto final (AZUCAR); debido a que estos
materiales tienen una durabilidad alta y están diseñados para soportar altas
presiones y temperaturas.
1.3. OBJETIVOS:
1.3.1 GENERAL:
Elaborar una lista de los materiales metálicos ferrosos de mayor utilidad
que utiliza la azucarera casa grande para la elaboración del azúcar y
proporcionar información sobre las propiedades químicas, mecánicas y
tecnológicas que tiene cada una de ellas.
1.3.2. ESPECIFICOS:
Realizar la descripción de la función que cumple cada uno de estos
materiales en las diferentes etapas de la elaboración del azúcar.
Elaborar una lista de los materiales metálicos ferrosos de mayor
utilidad en el proceso de fabricación del azúcar.
Hacer la descripción de sus propiedades mecánicas y químicas de
cada uno de estos materiales.
Informar sobre las propiedades tecnológicas que tiene cada uno de
estos materiales.
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
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II. METODOLOGIA.
MATERIALES METALICOS DE MAYOR UTILIDAD EMPLEADOS EN LA
ELABORACION DEL AZUCAR.
La empresa azucarera casa grande es una de las más grandes empresas
a nivel nacional en elaboración y producción del azúcar. Ante ello es
necesario contar con las herramientas más sofisticadas para cumplir las
exigencias y demanda del cliente; para ello, se necesitan que estos
materiales cumplan las exigencias mecánicas y térmicas a las que serán
sometidas en operación.
Basado en ello, en el diseño de nuestra investigación solo nos enfocaremos
en elaborar un listado de los materiales metálicos con composición de
hierro de mayor importancia que utiliza la AZUCARERA CASA GRANDE
en el proceso de elaboración del azúcar.
Para ello, visitamos la empresa azucarera casa grande y nos enfocamos
en el área de mantenimiento de los equipos y el área de producción, para
así entrevistar a los encargados de dichas áreas y nos puedan brindar
sobre la importancia de estos materiales en el proceso de elaboración del
azúcar, así como también el modelo, tipo y función de cada uno de estos
materiales.
Finalmente la metodología de análisis se realizara solo a los materiales
metálicos de mayor utilidad y comprenderá en saber las propiedades
químicas, mecánicas y tecnológicas de cada una de estas.
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
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III. RESULTADOS.
CAPITULO I
MARCO TEORICO
2. Lista de Materiales metálicos de mayor utilidad.
Las cuales son:
Calderas 23 MW
Turbogenerador de vapor 12 MW Siemens modelo 1968 de
contrapresión.
Intercambiador de calor tipo M3 de placas
Evaporador tipo Roberts
Bomba centrifugas de agua
Tuberías de trasportación de agua de alimentación a caldera
Tornos
Fresadoras
2.1. Área de Mantenimiento.
Taller de Mecánica:
La empresa cuenta con ingenieros y operarios que realizan las
reparaciones generales de todo el equipo de la empresa y también realizan
trabajos a otras empresas azucareras. También se fabrican una serie de
equipos para servicio interno. En esta sección, la fabricación de mazas para
trapiches tanto para consumo interno como para abastecimiento a otras
Azucareras. En la Sección de Tornos chicos. En esta sección hay 13 tornos
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
9
que varían de longitud y velocidad para diferentes trabajos pequeños tales
como trabajo de material de bronce, fierro fundido, etc.
Tornos medianos: en esta sección del taller se tiene 12 tornos que varían
de longitud de bancada y velocidad de trabajo se hacen trabajos como ejes,
bocinas, pernos, tubos, etc. Tornos grandes: existen 4 tornos de mayores
dimensiones, lo que permite preparar mazas y ejes de gran tamaño para
su uso de la misma empresa y de otras empresas azucareras.
Sección Fresas.
Tiene 3 fresas, en las cuales se hacen los siguientes trabajos: Engranajes,
Piñones para mover mazas, peines para trapiches etc. Sección Taladros:
En esta sección hay 6 taladros.
Prensa Hidráulica: Esta prensa se emplea para ensamblar las mazas en
los ejes que son de gran tamaño. Fundición: En esta sección se hace todo
lo referente a la fundición de las mazas, bombas, etc. y cuenta con las
siguientes máquinas: Dos hornos rotatorios, dos hornos cubilote, un crisol
2.2. Área de elaboración del azúcar.
Filtración.
Para la filtración de la cachaza existen 5 filtros rotatorios al vació y 4 filtros
a presión 3 de los rotatorios son marca Oliver (148 y los otros 2 son marca
EIMCO (1952 los filtros a presión son todos de marca FASH- FLOC
Evaporación.
Para la evaporación existe 1,6 Ha que está distribuida en 21 cuerpos que
se agrupa en la forma siguiente: pre-evaporadores 7 grandes y 2 chicos
con un total de 7200 𝑚². Además se cuenta con 3 cuerpos de evaporadores
de triple efecto de 2 000 𝑚² y 3 cuerpos de simple efecto de 1.000 𝑚² cada
uno. Los últimos cuerpos de los triples están conectados a condensadores
barométricos equipados cada uno con su bomba de vació tipo anillo de
agua Para el enfriamiento de agua de inyección tanto de los evaporadores
como de los tachos, existe una torre de tiro natural y una torre de tiro
forzado con sus bombas de agua caliente y fría respectivamente. Hay
además 5 bombas de vacío a pistones accionados por motores eléctricos
que sirven para el sistema central de vació.
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
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Cristalizadores.
Se cuenta también con 12 cristalizadores para mazas A y B muy antiguos
y modificados en la Empresa Casa Grande. Los 6 modificados tienen una
capacidad de 80 TM, 5 antiguos de 60TM y un FABRIMET de 80 Ton.
Centrifugadoras.
Para la centrifugación de las masas A y B mejor dicho del lado A y del lado
B se distribuyen como sigue: lado A: 5 centrifugas para azúcar refinada (2
marca Western States y 3 marca BMA), y 5 para refundición. En el lado B,
se encuentran 7 centrifugas para azúcar de exportación (6 marca Buckau
Wolf y 1 marca Western states) y 16 centrifugas de tercera marca Western
States. En la Sección de Refinería se tiene un equipo de dos tanques
carbonatadores, 6 filtros prensa y 3 filtros Pronto para repasar el carbón
residual que lleva el licor cuando se usa carbón.
El equipo para decalizar las mieles con carbón activador consiste de los
tanques de preparación de 8 filtros (Schumacher) a presión. Para el
cocimiento de las masas de azúcar existen 3 tachos. La azúcar refinada
que es secada mediante un tambor de doble efecto marca BMA con una
capacidad máxima de 350 toneladas por día y además para depositar las
masas de refinada se cuenta con un cristalizador FABRIMET de 170
toneladas de capacidad.
Planta Generadora de Vapor.
En la azucarera Casa Grande existe 12 calderos que generan
aproximadamente unas 330 toneladas de vapor/h, quemando bagazo de
caña y petróleo. El vapor vivo se genera de 32 a 21 atmósferas
respectivamente, esta presión puede reducirse según los requerimientos
mediante válvulas de reducción. Para el agua de alimentación de estas
calderas; se usa exclusivamente el agua de condensación y se cuenta con
3 tanques de almacenamiento con una capacidad de 4 600 𝑚³. Se cuenta
además con dos tanques de petróleo uno de 200 000 galones y el otro de
500 000 galones de capacidad.
Para el almacenamiento de bagazo se tiene una bagacera provista de
conductores aéreos para almacenar y recuperar el bagazo.
La generación y transporte de energía en forma eléctrica y tiene
importantes ventajas económicas; Debido al costo por unidad de energía
eléctrica generada, Las instalaciones eléctricas también permiten utilizar
la energía hidroeléctrica a buena distancia del lugar donde se genera.
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
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3. Propiedades químicas, (mecánicas y térmicas) de los materiales
metálicos.
3.1. Caldera de 23 MW.
La superficie de la Caldera, paredes hogar, zonas de convección y
economizadores, estarán construidos de Lámina de acero al carbono en
Calidad Certificada ASTM A 515 Grado 70.
DESCRIPCIÓN DE LAS PROPIEDADES ACERO ASTM A 515 GRADO 70.
Aplicación Son chapas de acero de silicio de carbono que se utiliza
principalmente en la fabricación de calderas y recipientes a
presión de temperatura intermedia y alta.
Grados de Acero A229M, (s) A515M (Gr. A, B, C),
Propiedades
mecánicas
Resistentes a los esfuerzos térmicos, limites elásticos,
alargamientos debido a la dilatación(sometidos a elevadas
temperaturas), resistentes a la fluencia y tracción
Procesos de
fabricación
Laminado en caliente, laminados controlada, o normalizado.
Normas Código ASME, ASTM A 515
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
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Beneficios de los metales aleados.
Carbono(C): A mayor contenido de carbono, la superficie de la caldera
tendrá una mayor resistencia a los esfuerzos pero menor ductilidad. Se
convierte en un material más duro y más frágil, poco útil para uso
estructural.
A menor cantidad de carbono, menor será su resistencia y será más dúctil.
Material con buen comportamiento inelástico-plástico, muy útil para su uso
estructural.
Magnesio (Mn): El manganeso le brinda al acero ductilidad, dureza y mayor
resistencia frente al impacto, pero se volverá más frágil a sufrir agrietas.
Fosforo (P): El contenido de fósforo se mantiene por debajo del 0.04%,
cantidad que tiende a disolverse en ferrita, aumentando ligeramente la
resistencia y la dureza. En algunos aceros, una cantidad de fósforo entre el
0.07 y el 0.12%, parece mejorar las propiedades del corte. En mayores
proporciones, el fósforo reduce la ductilidad, aumentando con ello la
tendencia del acero a agrietarse cuando se trabaja en frío.
Azufre (S): Normalmente es una impureza y se mantiene a un bajo nivel.
Sin embargo, alguna veces se agrega intencionalmente en grandes
cantidades (0,06 a 0,30%) para aumentar la maquinabilidad (habilidad para
ser trabajado mediante cortes) de los aceros de aleación y al carbono.
Silicio (Si): actúa como endurecedor en el acero de aleación. Cuando se
adiciona a aceros de muy baja cantidad de carbono, produce un material
frágil con baja pérdida por histéresis y alta permeabilidad magnética.
PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE LA SUPERCIE DE LA CALDERA Y HOGAR
Grado
70
Composición química en % Características mecánicas
ASTM C Mn Pmax S. Max Si Resist.
tracción
Resist.
fluencia
Alarga (%)
mm
A 515 0.35 1.20 0.035 0.035 0.15/0.4
Max
485/620
MPa
260 MPa 17
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
13
Cromo (Cr): Aumenta la profundidad del endurecimiento y mejora la
resistencia al desgaste y corrosión.
Níquel (Ni): Mejora las propiedades del tratamiento térmico reduciendo la
temperatura de endurecimiento y distorsión al ser templado.
No forma carburos u óxidos. Esto aumenta la resistencia de un acero sin
disminuir su ductilidad. Se utiliza con frecuencia junto con el níquel para
obtener la tenacidad y ductilidad proporcionadas por el níquel, y la
resistencia al desgaste y la dureza que aporta el cromo.
Molibdeno (Mo): Mejora las propiedades del tratamiento térmico del acero.
Después del carbono, es el que tiene el mayor efecto endurecedor y un alto
grado de tenacidad. Otorga gran dureza y resistencia al acero a altas
temperaturas.
Cobre (Cu): Mejora la resistencia a la corrosión de los metales.
Vanadio (V): Mejora la tenacidad de los metales. Es Difícil de suavizar por
revenido, por ello se lo utiliza ampliamente en aceros para herramientas.
Imparte dureza y ayuda en la formación de granos de tamaño fino. Aumenta
la resistencia al impacto (resistencia a las fracturas por impacto) y a la
fatiga.
DESCRIPCIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS TUBOS INTERNOS(HOGAR-INTERCAMBIADOR DE
CALOR) A VAPOR
Aplicación Tubos tipo serpentinas para calderas
Proceso de
Fabricación
Grados de Acero
Laminado en caliente
Carbono-Manganeso, baja aleación (T/P11, 13CrMo4-5, T/P22,
10CrMo9-10, WB36, T23), alta aleación (T/P91, T92, X20)
Propiedades
mecánicas
Resistentes a los esfuerzos térmicos, limites elásticos,
alargamientos debido a la dilatación(sometidos a elevadas
temperaturas)
Condiciones de
entrega
Tubo laminado o tratado térmicamente, según las normas
internacionales aplicables
Normas Código ASME, ASTM A192,
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
14
3.1.1 Descripción de propiedades químicas y mecánicas.
Características Químicas: Rangos de porcentaje en peso que en cada
especificación se establecen, en la forma de Análisis de Colada y Análisis
de Producto elaborado. Los elementos químicos que usualmente se
definen como constitutivos de estos aceros, al margen de los elementos
residuales que puedan existir son:
Carbono(C), Manganeso (Mn), Azufre (S), Fosforo (P), Silicio (Si) para el
caso de los aceros al C. y al C-Mn.
Molibdeno (Mo), Cromo (Cr), Níquel (Ni). Como elementos de aceros de
baja (T1, T2, T11, T22), media (T5, T9, T91) y alta aleación (Inoxidables
Austeníticos, Ferríticos, Martensíticos y Dúplex o Austeno-ferríticos)
Nitrógeno (N), Aluminio (Al), Cobre (Cu), Titanio (Ti), Niobio (*) (Nb),
Tántalo (Ta), Vanadio (V), etc… como elementos adicionales para mejorar
las propiedades mecánicas de tenacidad, afinado o tamaño de grano,
resistencia a la corrosión en cualquiera de sus acepciones, etc.
Características mecánicas: El material deberá superar los valores mínimos
establecidos de Carga de rotura (Rm), Límite elástico, Alargamiento (A%)
y en el caso exigido Resiliencia (J); establecidos para cada especificación
particular y para cada calidad si existieran varias dentro de ésta.
PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE LOS TUBOS INTERNOS DE LA CALDERA
grado Composición química en % Características mecánicas
ASTM C Mn Pmax S. Max Si Resist.
𝑁/𝑚𝑚2
Limi Elast
𝑁/𝑚𝑚2
Alarga (%)
mm
A 192 0.06-
0.18
0.27-
0.23
0.048 0.058 0.25 Max 12 7 35
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
15
3.1.2 Ensayos Tecnológicos.
Se prescribe la necesidad de someter a distintos ensayos después de la
fabricación de los tubos que trasportaran internamente el vapor que
produce la caldera. Estos pueden ser ensayos destructivos o
semidestructivos que determinen la ductilidad y el buen comportamiento en
general del tubo ante condiciones severas de deformación.
Ensayo de Abocardado (Flaring test): Se somete el extremo o
boca del tubo a un expansionado diametral hasta unas condiciones
límite preestablecido, sin que se denote presencia de defectos.
Ensayo de Abocardado (Flange test): Es una variante del anterior,
que basándose en el mismo fundamento, llega a involucionar el
extremo del tubo sobre sí mismo de tal forma que configurara una
especie de brida.
Ensayo de Aplastamiento (Flattening test): Se somete el extremo
del tubo en una determinada longitud a un prensado con
aproximación de ambas caras hasta una determinado límite
preestablecido, sin presencia de grietas o cualquier otro defecto
rechazable.
Ensayo de Dureza (Hardness test): Se somete el lote
considerando la medición de la correspondiente dureza por los
métodos Brinell, Rockwell, Vickers). Los valores arrojados no deben
superar a aquellos expresados en cada especificación y para la
calidad considerada, si este requisito se estipulara en ellas.
3.2 Intercambiadores de calor tipo M3 de placas:
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
16
*bastidor: acero inoxidable Austeníticos AISI-304 al carbono
DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DEL BASTIDOR
Función Son placas de acero que sirve como base y ajuste al conjunto de
placas paralelas y los tubos pasantes por donde circulara el
fluido.
Tratamientos térmicos
Fundición en laminación en caliente en barras (forja
1100/950°C), cables, láminas y planchas de acero.
Propiedades
mecánicas
Dureza: Brinell BHN (escala de medición de la dureza de un
material), Impacto Izod.(ensayo destructivo dinámico de
resistencia al choque, Rockwell B, Módulo elasticidad en tensión
Norma ASTM A 276
grado Composición química en % Características mecánicas
AST
M
C Mn P S. Si Cr Ni Resist.fl
uencia
Resistenc
ia
máxima
Modul.
Elasticidad
A 276 0.08 2.00 0.045 0.03 1 18.0/20.0 8.0/10.5 310
MPa
620 MPa 200 GPa
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
17
3.2.1. Descripción técnica acero AISI-304:
Éste es el más versátil y uno de los más usados aceros inoxidables de la
serie 300; además puede adsorber impactos considerables sin que
sobrevenga la fractura, gracias a su excelente ductilidad y a sus
características de endurecimiento por deformación. Tiene excelentes
propiedades para el conformado y el soldado. Se puede usar para
aplicaciones de embutición profunda, de rolado y de corte. Tiene buenas
características para la soldadura, no requiere recocido tras la soldadura
para que se desempeñe bien en una amplia gama de condiciones
corrosivas. La resistencia a la corrosión es excelente, en una amplia
variedad de ambientes corrosivos incluyendo productos de petróleo
calientes o con vapores de combustión de gases. Tiene excelente
resistencia a la corrosión en servicio intermitente hasta 870 °C y en servicio
continuo hasta 925°C.
3.2.2 Ensayos Tecnológicos.
Ensayos no destructivos:
Ensayo microscópico y rugosidad superficial (microscopios y
rugosimetros)
Ensayos por ultrasonido
Ensayos por líquidos penetrantes
Ensayos por partículas magnéticas
Ensayo de dureza (Brinell, Rockwell, vickers), mediante
durómetros
Ensayos destructivos:
Ensayo de tracción
Ensayo de resilencia
Ensayo de compresión
Ensayo de cizallamiento
Ensayo de flexión
Ensayo de torsión
Ensayo de fatiga
Ensayo de plegado
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
18
DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DE PLACA DE ACERO INOXIDABLE(AISI 316)
Función Son placas ubicadas en paralelo unas a las otras, encargadas de
separar los flujos (calientes y fríos) y trasportar estos flujos por
sus canales para intercambiar calor con un producto industrial.
Tratamientos térmicos
Tratados a temperatura de (1040 a 1120) °C. Endurecimiento
por trabajo en frio ,recocidos para asegurar la máxima
resistencia a la corrosión y restaurar la máxima ductilidad y
ablandamiento
Propiedades
mecánicas en
frio(20°C)
Dureza: Brinell BHN (escala de medición de la dureza de un
material) (130185), resistencia a tracción (540690𝑁/𝑚𝑚2),
dureza Rockwell (7085), resilencia (130 𝐽/𝑚𝑚2)
Norma ASTM A 316
grado Composición química en % Características mecánicas en caliente
ASTM C Mn Mo
Si Cr Ni Resist.fluencia
(500-800)°C
Resistencia a
tracción
Elasticidad
(300-
500)°C
A 316 0.08 2.00 2/2.5 1 16/18 10/14 (82-6.4) MPa 540690 MPa (140-105)
MPa
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
19
FICHA TÉCNICA DE ACERO INOXIDABLE (AISI 316)
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
20
3.3. Evaporador.
DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DEL EVAPORADOR DE ACERO INOXIDABLE
Función Los evaporadores son intercambiadores de calor constituidos
por un haz de tuberías en las que se evapora el fluido frigorífero
(jugo de azúcar), extrayendo calor del espacio que se quiere
enfriar (vapor que se extrae del turbogenerador), que es en
esencia el fenómeno de producción de frio o potencia frigorífica
que se desea conseguir.
Tratamientos térmicos
No pueden endurecerse mediante tratamiento térmico,
recocidos para asegurar la máxima resistencia a la corrosión y
restaurar la máxima ductilidad y ablandamiento. Se pueden
endurecer por deformación, está compuesto de níquel en más de
7%
Propiedades
mecánicas
Dureza: Brinell BHN (escala de medición de la dureza de un
material), Impacto Izod.(ensayo destructivo dinámico de
resistencia al choque, Rockwell B, Módulo elasticidad en tensión
Normas ASTM A240 y ASTM A312
Fig. N°1. Evaporador BMA de acero
inoxidable bajo norma AISI
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3.3.1. Descripción.
El acero inoxidable Austeníticos grado 304 y 304L que son los tipos más
comunes de aceros de acuerdo a la AISI. Estos materiales poseen una
excelente resistencia a la corrosión, excelente soldabilidad, excelente
factor de higiene, resistencia a bajas y altas temperaturas y son totalmente
reciclables y amigables al medio ambiente; por ello son los materiales más
utilizados en los equipos de evaporación.
Sus propiedades más resaltantes son:
Buena resistencia a la corrosión por picaduras y a la corrosión
cavernosa
Buena ductilidad
Excelente soldabilidad
Buena aptitud al esmerilado
PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE DOMO(SUPERIOR, INFERIOR) DEL EVAPORADOR
grado Composición química en % Características mecánicas
ASTM C Mn Si Cr Ni Resistencia
compresión
Resistencia a
tracción
Limite
Elástico
A 304 0.05 1.10 0.4 18.2 8.05 210MPa 650 MPa 300 MPa
PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE LOS TUBOS DE LA CAMARA DE CALEFACCIÓN DEL
EVAPORADOR
grado Composición química en % Características mecánicas en caliente
ASTM C Mn Si Cr Ni Resistencia
compresión
Resistencia a
tracción
Limite
Elástico
A 304L 0.025 1.40 0.4 18.2 8.05 210MPa 630 MPa 300 MPa
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
22
DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DE LA TUBERIAS DE VAPOR DEL EVAPORADOR
Función Transportar el vapor que ingresara al evaporador, desde la
brida de succión hasta la brida de salida.
Tratamientos térmicos
No pueden endurecerse mediante tratamiento térmico,
recocidos para asegurar la máxima resistencia a la corrosión y
restaurar la máxima ductilidad y ablandamiento. Se pueden
endurecer por deformación, está compuesto de níquel en más de
7%
Propiedades
mecánicas
Dureza: Brinell BHN (escala de medición de la dureza de un
material), Impacto Izod.(ensayo destructivo dinámico de
resistencia al choque, Rockwell B, Módulo elasticidad en tensión
Normas ASTM A53/A53M, (Gr.A) & (Gr.B)
PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE TUBERIAS DE VAPOR(ENTRADA Y SALIDA) DEL
EVAPORADOR
Grado
B
Composición química en % Características mecánicas
ASTM C Mn P S Cu Cr Mo V Ni Resistencia
tracción
Limite
fluencia
A53 0.30 1.20 0.05 0.04
5
0.40 0.40 0.15 0.08 0.40 Min.415MPa
Min.240 MPa
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Descripción técnica de tuberías de vapor ASTM A53.
Pruebas de Ensayo.
Hidrostáticas: 1000PSI
Doblado
Aplastamiento
Acabados de extremos.
Refrentado (plano), limpios de rebordes
Biselado
Roscado
Recubrimientos.
Negro
Galvanizado
Pintado
Aceitado
desengrasado
3.4. Turbogenerador de vapor a contrapresión.
3.4.1 Partes principales:
El rotor
alabes
Válvulas de admisión y desfogue
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24
3.4.1.1. Rotor
DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DEL ROTOR PARA EL TURBOGENERADOR
Función Es la pieza giratoria que será accionada por los alabes
(cucharas) que están acopladas a este y que se encargaran de
trasformar la energía térmica del vapor en energía mecánica y
lo trasmitirán al rodete pero en forma de energía mecánica.
Tratamientos térmicos
Se deben premaquinar y se deben probar ultrasónicamente en la
planta de acero. Las propiedades mecánicas se verifican con
piezas de prueba, que se toman de la sección externa así como
del cono del rotor, antes de ser forjados completamente.
Normas Din- St 560TS y 461Ts
PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DEL ROTOR PARA TURBOGENERADOR
grado Composición química en % Características mecánicas a 20°C
Din C Mn Cr Ni Mo V
Resistenci
a fluencia
MPa
Resistencia
a fractura
MPa
Resistencia a
la fatiga
(350/550)°C
MPa
St 461 0.17/
0.25
0.30/0.
50
1.2/1.
5
0.6/0.
8
0.7/1.
2
0.25/0.
35
588 686/833 431/69
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
25
Pruebas de ensayo al rotor.
Los ensayos a las que se someten los rotores son:
Resistencia a la tensión
Punto de fluencia
Resistencia a la ruptura por mellado
También, se verifica el descentramiento en caliente (cuando el rotor
está en operación) a mayor Tº el rotor tiende a flectarse más,
desbalancearse, debido a un posible esfuerzo residuales por un
tratamiento térmico del acero.
3.4.1.2. Alabes.
DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DEL ALABE DE ACERO INOXIDABLE (MARTENSÍTICOS)
DEL TURBOGENERADOR
Función También llamada cuchara, es la pieza que se encargaran de
trasformar la energía térmica del vapor en energía mecánica y
lo trasmitirán al rodete pero en forma de energía mecánica.
Tratamientos térmicos
Endurecibles por tratamiento térmico y por lo tanto se pueden
alcanzar altos niveles de resistencia mecánica y dureza.
Son aleaciones que tienen una estructura austenítica a elevadas
temperaturas y que puede ser transformada a martensita
después de un tratamiento térmico de temple, elevando su
dureza y resistencia al desgaste.
Propiedades
mecánicas
Alta resistencia en el punto de fluencia, límite de Aguante,
ductilidad, tenacidad, resistencia a la erosión, corrosión y
amortiguamiento. Pueden ser templados y revenidos.
Ensayos Ensayados a tracción, al impacto y dureza con el fin de evaluar
algunas de sus propiedades mecánicas.
Normas AISI (410 y 431), y el A-286
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26
3.4.1.3. Válvulas de admisión y desfogue.
PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE ALABE DE ACERO INOXIDABLE(MARTENSÍTICO)
grado Composición química en % Características mecánicas a 25°C
AISI C Mn Si Cr P S Dureza
H Rb
Resistencia a
fractura
MPa
Limite
Elástico
410 0.15 1 1 12.2 0.04 0.03 95 441/863 Min.300
MPa
DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DE VALVULAS DE ACERO AL CROMO MOLIBDENO
Función También llamadas bridas de succión e impulso del
turbogenerador; Encargadas de dar pasó para el ingreso y
salida del vapor que se produce en la caldera.
Tratamientos térmicos
Recocido para Bajar dureza(680 a 720 ºC enfriar al aire),
Recocido para Regenerar(815 a 870 ºC enfriar al horno),
Templado(830 a 850 ºC), Revenido(500 a 650 ºC)
Propiedades
mecánicas Al templarlo se logra una gran dureza tanto en la superficie
como en el núcleo, además son resistentes al desgaste
Ensayos Ensayados a tracción, al impacto y dureza con el fin de evaluar
algunas de sus propiedades mecánicas.
Norma AISI 4140
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
27
3.5. Bombas centrifugas de agua
Las partes más importantes de la bomba centrifuga de eje horizontal
estarán fabricadas en hierro fundido gris de grado 25; los cuales son:
Caja
Impulsor
Soporte
Sistema de sellado
PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE LAS VALVULAS DE ACERO AL CROMO MOLIBDENO
grado Composición química en % Características mecánicas en templado y
revenido
AISI C Mn Si P S Cr Mo Dureza
H Rb
Resistencia a
tracción
MPa
Resist.
fluencia
MPa
4140 0.38/
0.43
0.75/1 0.15/0.
35
0.035 0.04 0.8/1.
1
0.15/0
.25
341 1172 1096
DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS DE LA BOMBA FABRICADOS EN
HIERRO FUNDIDO GRIS GRADO 25
Función Impulsar (hidráulicamente) el agua de alimentación desde el
pozo de almacenamiento hacia la caldera.
Tratamientos térmicos
Recocidos para liberar los esfuerzos, ablandar el hierro y
hacerlo fácil de maquinar. Se trata en un horno de cubilote para
proporcionarle resistencia al choque térmico, a la corrosión y
darle buena resistencia al desgaste
Propiedades
mecánicas
Resistentes a la compresión de dos a tres veces mayor que su
resistencia a la tensión, de ductilidad pequeña. Son también
resistencia al corte torsional. Se diferencia de los aceros en que
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
28
pueden absorber la energía y por ende detener vibraciones
(sonidos). Actúan como autolubricantes.
Ensayos Ensayados a tracción, al impacto y dureza con el fin de evaluar
algunas de sus propiedades mecánicas.
Normas ASTM A 48, G25
PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HIERRO FUNDIDO GRIS GRADO 25
Clase Resistencia
Máxima
Resist.
compresión
Resist. al
corte
Módulo de elasticidad Limite a la
fatiga
Dureza
tensión torsión
ASTM MPa MPa MPa Msi Msi MPa BHN
A-48 179 668 220 11.5-14.8 4.6-6.0 79.3 174
PROPIEDADES QUÍMICAS DE HIERRO FUNDIDO GRIS GRADO 25
Clase Composición química en %
ASTM C Si Cu Mn Mo P Cr S
A-48 3.25/3.5 1.8/2.3 0.15/0.40 0.05/0.9 0.05/0.1 0.12Max 0.05/0.45 0.15Max
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3.6. Tuberías de alimentación de agua para caldera.
DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DE TUBERIA DE AGUA DE ALIMENTACION DE ACERO AL
CARBONO GRADO B
Función Trasportar el agua desde el pozo de almacenamiento hasta la
caldera.
Tratamientos térmicos
Recocidos para proporcionarle resistencia al choque térmico, a
la corrosión y darle buena resistencia al desgaste.
Propiedades
mecánicas Resistentes a la tensión, fuerza de producción, alargamiento,
señalando por medio de luces, el aplanar, doblez, dureza.
Ensayos Ensayos de impacto, superficie y prueba de la dimensión,
ensayos no destructivos, prueba hidrostática.
Normas ASTM A106, ASME SA106
PROPIEDADES QUÍMICAS DE ACERO AL CARBONO GRADO B
Clase Composición química en %
ASTM C Si Cu Mn Mo P Cr S Ni V
A-106 0.30 0.10 0.40 0.29/1.06 0.15 0.035 0.40 0.035 0.40 0.08
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
30
Níquel (Ni): Mejora las propiedades de su tratamiento térmico del acero al
carbono, reduciendo la temperatura de endurecimiento y distorsión al ser
templado.
No forma carburos u óxidos. Esto aumenta la resistencia sin disminuir la
ductilidad. Se utiliza con frecuencia junto con el níquel para obtener la
tenacidad y ductilidad proporcionadas por el níquel, y la resistencia al
desgaste y la dureza que aporta el cromo.
Molibdeno (Mo): Mejora las propiedades de su tratamiento térmico del
acero. Después del carbono, es el que tiene el mayor efecto endurecedor
y un alto grado de tenacidad. Otorga gran dureza y resistencia al acero a
altas temperaturas.
Cobre (Cu): Mejora su resistencia a la corrosión.
Vanadio (V): Mejora la tenacidad del acero. Difícil de suavizar por revenido,
por ello se lo utiliza ampliamente en aceros para herramientas. Imparte
dureza y ayuda en la formación de granos de tamaño fino. Aumenta la
resistencia al impacto (resistencia a las fracturas por impacto) y a la fatiga.
PROPIEDADES MECÁNICAS TUBERIA DE AGUA DE ALIMENTACION DE ACERO AL
CARBONO GRADO B
Clase Resistencia
tracción
Limite
elástico
Grados de
doblado frio
Elongación (%) Dureza
ASTM MPa Ksi mm BHN
A-106 415 240/35 90 30 174
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
31
I.V CONCLUSIONES.
Los materiales metálicos que utiliza la azucarera casa grande son
de gran importancia en la elaboración del azúcar, debido que en las
diferentes etapas para su elaboración se requiere que los materiales
cumplan con las exigencias mecánicas y termoquímicas que se
manifestaran en cada etapa.
La disponibilidad de la planta azucarera depende mucho de la
calidad, diseño y estructura tanto mecánica como química de cada
uno de estos materiales. Para ello en necesario saber de su
composición química y mecánica y además de los tratamientos
térmicos a los cuales fueron sometidos en su fabricación, para así
poder darle un mantenimiento de calidad y sobre todo saber a cuanta
carga permisible pueden operar para aprovechar su máximo
rendimiento.
El acero inoxidable es uno de los materiales metálicos que más
utiliza la azucarera casa grande en la planta de producción del
azúcar. En su taller de mantenimiento el acero es el metal más
empleado por su personal operario.
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
32
V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.
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https://www.u-
cursos.cl/usuario/a2c62b0b8fd9736476e8410a771d2eae/mi_blog/r/Resume
nLectura1.pdf
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
34
V.I ANEXOS.
METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE
35
OR
GA
NIG
RA
MA
DE
LA E
MP
RES
A A
ZUC
AR
ERA
CA
SA G
RA
ND
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ca
HER
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MO
NED
ERO
Rec
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Hu
man
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STA
NLE
Y JO
SE S
IMO
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CH
IRIN
OS
BU
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ren
cia
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Pro
du
cció
n
HEL
VER
GA
LIN
DO
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AS
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min
istr
ació
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Fin
anza
s
NA
NC
Y EL
IZA
BET
H M
AR
DIN
I
ELLI
OT
Fuente: Empresa Agroindustrial
casa grande, periodo 2013-2014