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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE GUAYANA
VICERECTORADO ACADÉMICO
COORDINACIÒN GENERAL DE PREGRADO
COORDINACION DE PASANTIA
PROYECTO DE CARRERA: INGENIERIA INDUSTRIAL
ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DE LA
PLANTA DE MOLIENDA Y COMPACTACIÓN EN LA EMPRESA CVG
VENALUM
Autor:
Talavera C. Rubelis Dv.
Puerto Ordaz, Marzo 2012
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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE GUAYANA
VICERECTORADO ACADÉMICO
COORDINACIÒN GENERAL DE PREGRADO
COORDINACION DE PASANTIA
PROYECTO DE CARRERA: INGENIERIA INDUSTRIAL
ADECUACIÓN DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DE LA
PLANTA DE MOLIENDA Y COMPACTACIÓN EN LA EMPRESA C.V.G
VENALUM
Informe técnico presentado como requisito que establece la institución para
optar al titulo de tecnólogo industrial
Dr. Leonir Gómez MSc. Ing. José Subero
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Puerto Ordaz, Marzo 2012
ÍNDICE
1. Introducción. 4
2. Descripción de la empresa. 6
3. Problemas observados en la empresa. 9
4. Objetivos de la pasantía 12
5. plan inicial de trabajo acordado. 13
6. Fundamentación Teórica. 17
7. Logros del plan de trabajo acordado. 29
8. Desglosar las facilidades y dificultades encontradas en la pasantía. 30
9. Indicar los aportes dados a la organización. 31
10. Señalar su apreciación sobre los conocimientos adquiridos. 32
11. Conclusiones. 33
12. Recomendaciones. 34
13. Referencias Bibliográficas. 35
14. Anexos. 36
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INTRODUCCION
La empresa CVG VENALUM, esta ubicada en la zona industrial Matanzas, en
Ciudad Guayana- Estado Bolívar. Es una de las principales industrias productoras de
aluminio primario en el país. Para su proceso productivo cuenta con 3 grandes plantas
llamadas: Carbón, Reducción y Colada. La Planta Carbón es una de las mas
importantes, debido a que en ella se elabora el ánodo constituido principalmente de
coque de petróleo calcinado, el que posteriormente será utilizado en la celda
electrolítica para el proceso de reducción del aluminio y así obtener el aluminio en
CVG. VENALUM. La planta de carbón está estructurada en tres divisiones:
Molienda y Compactación, Cocción de ánodos y envarillado de ánodos, donde
Molienda y Compactación, es la encargada de fabricar el ánodo verde con las
propiedades requeridas y así garantizar la calidad del mismo y su comportamiento en
la celda de reducción.
Esta Planta de producción cuenta con 16 mezcladores tipo Batch que están
ubicados en 2 líneas principales (línea A y B) donde se realiza el proceso de
mezclado del agregado seco, brea y desecho verde, los cuales son componentes
esenciales para elaborar la pasta anódica. Los mezcladores tienen como función
homogenizar dichos componentes.
El Medio de Transferencia de Calor o HTM, por sus siglas en inglés, de tecnología
Suiza, se encarga de la transferencia de calor con el único fin de suministrar energía
térmica para mantener la temperatura de los sistemas primarios de mezcladores y los
sistemas primarios de fundición. El sistema utiliza como elemento para transferir
calor el aceite therminol 66 el cual es depositado en los tanques de almacenamiento y
por medio de bombas es distribuido a todo el circuito cerrado de tuberías.
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El sistema HTM esta conformado por 3 quemadores: HT1, HT2 y HT3, donde
HT1 y HT2 son principales y trabajan independientemente uno de la otra mientras
que HT3 es auxiliar y esta conectada a las anteriores para sustituirlas de forma
temporal. Las tuberías del sistema HTM que circulan el aceite térmico de entrada y
salida, cuentan con una serie de válvulas manuales que regulan el flujo del mismo a
fin de mantener el caudal necesario, muchas de estas válvulas no están operativas por
el estado en que se encuentran.
La elaboración y ejecución de las actividades que se plantean en este informe
tiene como fin contribuir a un proyecto de mejora que realiza el departamento de
Molienda y Compactación para su planta, donde se va a evaluar de forma general el
sistema HTM y sus componente de manera especifica las válvulas manuales de
drenaje y venteo. A fin de adecuar el circuito de transferencia basándose en la
identificación de todas las válvulas que lo conforman y la instalación de los volantes
de apertura de las mismas faltantes en dicha área, con el propósito de optimizar las
operaciones de balance térmico al garantizar la apertura o cierre del sistema en los
casos de drenajes inesperados, cavitaciones y emergencias que se pueda presentar.
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DESCRIPCION DE LA EMPRESA
En 1973 se constituyó la empresa Industria Venezolana de Aluminio C. A., CVG
VENALUM con el objeto de producir aluminio primario en diversas formas para
fines de exportación. CVG VENALUM es una empresa mixta, con 80% de capital
venezolano, representado por la Corporación Venezolana de Guayana (CVG), y un
20% de capital extranjero. Inaugurada oficialmente el 10 de junio de 1978, la planta
de CVG VENALUM es la mayor de Latinoamérica, con una capacidad instalada de
430.000 toneladas de aluminio al año. Está ubicada en Ciudad Guayana, Estado
Bolívar. El 75% de la producción está destinado a los mercados de los Estados
Unidos, Europa y Japón, colocándose el 25% restante en el mercado nacional.
Misión
CVG VENALUM tiene por misión producir y comercializar aluminio de forma
productiva, rentable y sustentable para generar bienestar y compromiso social en las
comunidades, los trabajadores, los accionistas, los clientes y los proveedores para así
contribuir a fomentar el desarrollo endógeno de la República Bolivariana de
Venezuela
Visión
CVG VENALUM será la empresa líder en productividad y calidad en la
producción sustentable de aluminio con trabajadores formados y capacitados en un
ambiente de bienestar y compromiso social que promuevan la diversificación
productiva y la soberanía tecnológica, fomentando el desarrollo endógeno y la
economía popular de la República Bolivariana de Venezuela
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Objetivos estratégicos
Económico:
1. Garantizar la rentabilidad económica y social de la empresa.
2. Promover el desarrollo del sector transformador nacional.
3. Fomentar y consolidar la soberanía tecnológica.
Político:
1. Facilitar la inducción de los trabajadores y accionistas en los procesos de
participación ciudadana.
2. Promover y fomentar los principios y valores de la empresa.
3. Profundizar las relaciones institucionales con el estado.
Social:
1. Garantizar el disfrute de los derechos sociales de los trabajadores y familiares.
2. Fortalecer la participación de los trabajadores en la planificación y control de
gestión.
3. Impulsar la formación de conciencia social en los trabajadores.
4. Desarrollar políticas de calidad y apoyo a las comunidades.
Internacional:
1. Promover y consolidar nuevos mercados
2. Fortalecer las redes de intercambio de cooperación mutua en el ámbito
internacional.
Para su proceso productivo CVG VENALUM cuenta con 3 plantas, llamadas:
carbón, reducción y colada. La planta de carbón y todas sus instalaciones sirven de
apoyo al núcleo vital de las operaciones en la empresa y su función se fundamenta en
el suministro oportuno de ánodos envarillados al proceso de reducción. En la planta
de Molienda y Compactación específicamente, se fabrican bloques de ánodos verdes
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los cuales se conforman en base a la unión de un agregado de materiales conformados
por: coque de petróleo calcinado, brea de alquitrán, desechos verdes y cabo. Dichas
materias primas, antes de ser utilizadas son sometidas a un proceso de trituración,
molienda y clasificación bajo estándares granulométricos definidos en el
procedimiento de Producción de Ánodos Verdes y el Plan de control vigente.
Los componentes de la receta una vez clasificados y almacenadas en los silos, son
transportadas a las unidades mezcladoras, por espacio de 57 minutos se realiza el
mezclado del material hasta alcanzar la temperatura de formación de (155 ºC aprox.);
la pasta es compactada en máquinas vibro compactadoras de las cuales se obtiene un
bloques de ánodo de aproximadamente 960 kg; el cual es sometido a un proceso de
enfriamiento mediante el rociado de agua para disminuir la temperatura de formación
por debajo de la temperatura de ablandamiento del alquitrán (110ºC) y evitar
deformaciones durante el manejo en los almacenes con los equipos móviles (grúas y
montacargas).
La planta de carbón se divide en 5 aéreas:
Molienda y compactación
Hornos de cocción
Sala de envarillado
Planta de pasta catódica
Reparación de celdas
Siendo molienda y compactación una de las mas importantes debido a que allí se
elabora el ánodo verde con las propiedades que lo requieran para así garantizar la
calidad del mismo y su comportamiento en la celda de reducción.
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PROBLEMAS OBSERVADOS EN LA EMPRESA
El área de Molienda y Compactación esta encargada de la fabricación de ánodos
verdes mediante el proceso de trituración mezclado en caliente y moldeo, utilizando
como materia prima coque de petróleo calcinado, brea de alquitrán, cabo y desechos
verdes.
Para tal fin, la planta de Molienda y Compactación esta estructurada en diferentes
grupos de acuerdo al tipo de proceso o materia prima a transformar, lo cual esta
contemplado en los siete (7) procesos que tiene establecido la Superintendencia de
Molienda y Compactación. Dentro de dichos procesos, se destaca el sistema HTM,
(de acuerdo a sus siglas en inglés Heat Transfer System) el cual tiene por objetivo el
suministro de la energía térmica requerida para transformar y transportar la pasta
anódica, mantener la temperatura adecuada de la brea de alquitrán liquida y garantizar
su traslado y almacenamiento.
Para transferir calor al sistema se utiliza aceite therminol 66 el cual es depositado
en tanques de almacenamiento y por medio de bombas es distribuido por el circuito
cerrado de tuberías conformadas por un sistema de válvulas para el control del paso
del aceite al sistema.
El buen funcionamiento de las mismas es fundamental, debido a que su calibración
esta relacionada con el número de vueltas o apertura y de ello dependerá el flujo de
aceite que pueda circular por las tuberías; éstas tienen un sistema de identificación
basado en una codificación de colores y numerología de acuerdo a los planos que
conforman todo el sistema (E-247-751, E-247-741, E-247-739).
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Actualmente en la planta de Molienda y Compactación se presenta una desviación
en cuanto a la identificación apropiada y la disposición de los volantes para la
calibración de las válvulas de control, lo que implica una mayor dificultad para ser
ubicadas con facilidad en el área por parte del personal que labora en la misma ó
cualquier otro que requiera realizar una intervención en el mismo, afectando las
actividades operativas en muchas oportunidades ya que de ellas dependen muchas
acciones de seguridad y prevención para el control térmico de la planta en cuestión.
Esta premisa, ha motivado a la Superintendencia de Molienda y Compactación al
levantamiento de un Proyecto de Mejora fundamentado en la adecuación de todo el
sistema HTM; desde la actualización de los planos, instalación de volantes e
identificación en el área del sistema de válvulas de control que lo conforman, a fin de
optimizar la calibración térmica de la planta y garantizar el cumplimiento de la
práctica de trabajo.
Por ello, se consideró como fase preliminar atender el sistema de válvulas de venteo
y drenajes que representan aquellas de mayor porcentaje de uso en las rutinas de
operación diaria de la planta ya que al momento de un evento importante (fugas de
aceite, riesgo de incendio) esto permitiría realizar el proceso de drenaje oportuno al
maniobrar las válvulas correctas del sistema de drenaje, y en los casos de arranques
de planta o desniveles de aceite, poder utilizar aquellas que permitan minimizar los
procesos de cavitación que se generan por enfriamiento del aceite therminol y
humedad.
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Algunas posibles causas que generan esta problemática
Gran numero de válvulas sin identificar que conforman el sistema HTM.
Condiciones del entorno del área de molienda y compactación (altas
temperaturas). Y acumulación de brea compactada que tapan el acceso de las
válvulas(Planta Baja, áreas de tanques de almacenamiento L-317 y L-315)
La gran cantidad de coque, alquitrán y otras sustancias corrosivas que afectan
directamente a las válvulas del sistema.
Generándose así
Deterioro continúo de las válvulas, sino se detectan y corrigen las
desviaciones que se presentan a tiempo.
Dificultad y riesgo al operar las válvulas.
Atrasos en la aplicación de acciones correctivas y/o preventivas en las
válvulas por no estar identificadas en el área.
Aumenta la probabilidad de falla en el sistema.
Disminución de la confiabilidad y disponibilidad en el sistema.
Impacto en la producción por paradas del sistema.
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OBJETIVOS DE LA PASANTÍA
General
Adecuar el sistema de transferencia de calor de la planta de Molienda y
Compactación de la empresa CVG VENALUM.
Específicos
1. Realizar la identificación de los planos que conforman el sistema de HTM de
la planta de Molienda y Compactación con el código y colores respectivos.
2. Identificar las válvulas de venteo y drenaje del sistema de HTM de la planta
con colores y numero según el plano.
3. Evaluar el proceso de fabricación y troquelado de láminas de 80mmx10mm
para la identificación de las válvulas.
4. Enumerar la cantidad de volantes requeridos y las válvulas que conforman el
sistema de HTM (presentar inventario en Excel del requisito de válvula con su
respectiva codificación).
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PLAN INICIAL DE TRABAJO ACORDADO
Para efectos del control y avance del proyecto, se incluyó la adecuación del
sistema de transferencia de calor de la planta de molienda y compactación en la
empresa C.V.G VENALUM dentro del plan de acciones preventivas y correctivas del
año 2012, considerándose para tal fin varias etapas de trabajo que contemplan:
1. Instalación de 200 laminas metálicas con la identificación según la función de
las válvulas de venteo y drenaje.
2. Identificación mediante pintura, de acuerdo al código de colores de las
válvulas de venteo y drenaje del sistema de HTM.
3. Identificación de los planos que conforman el sistema de HTM.
4. Troquelado de las láminas metálicas según la nomenclatura establecida en los
planos.
En el inicio de la pasantía se acordó conocer todo el proceso que realiza la planta
de molienda y Compactación, al igual que recolectar la información relacionada con
el sistema de transferencia de calor (H.T.M.). Todo esto con la ayuda de los manuales
de práctica operativa encontrados en el departamento de operaciones de molienda y
compactación. Se realizó un recorrido por toda la planta y se estudiaron los planos
que sostienen la información general del sistema H.T.M. (generadores de calor,
tanques de almacenamiento, tanques de expansión, bombas, y el sistema de válvulas).
Se actualizaron los planos de acuerdo a las instalaciones reales, con el fin de
evitar las malas prácticas operativas dentro del proceso. Se realizó el ruteo
correspondiente de los planos, es decir se identificaron y ubicaron todas las válvulas
que conforman el sistema de H.T.M., para luego ir al área e identificar mediante una
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cinta adhesiva y un marcador las principales válvulas (venteos y drenajes),
obteniendo toda la información respectiva de las válvulas, para elaborar un inventario
de las mismas según su codificación, color, si tiene o no volante y el tamaño del
volante requerido.
Tabla Nro. 1 Codificación de colores de las válvulas del sistema HTM.
Fuente: Manual del sistema HTM de la planta de carbón (Aquiles Cedeño -1991)
VÁLVULAS COLOR FUNCIÓN
VENTEOS ROJO Extraer burbujas de aire y humedad que se
encuentran en el sistema de tubería del H.T.M.
DRENAJES AMARILLO
Drenar el termofluido que contienen las tuberías,
permitiendo la salida de aceite al igual, que pueda
ser utilizada para subir al sistema H.T.M.
ENTRADA VERDE Permite el acceso o paso de aceite al sistema de
tubería de los diferentes consumidores.
SALIDA AZUL
OSCURO
Permite la salida del aceite THERMINOL 66 de los
consumidores del sistema H.T.M.
BY- PASS AZUL
CLARO
Actúa como válvula auxiliar para permitir el pase del
termofluido, cuando exista alguna obstrucción en
uno de los turnos de la tubería del sistema.
SEGURIDAD PLATA O
ALUMINIO
Funciona como válvula de venteo en el sistema,
como también es utilizada para obstruir el paso de
aceite cuando ocurre alguna falla en la tubería.
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Análisis de la tabla Nro. 2 (ver anexo tabla2)
La tabla Nro. 2 evidencia una totalidad de 76 válvulas de drenaje en el sistema
HTM de la Planta de Molienda y Compactación de acuerdo a los planos (E-247-751,
E-247-741, E-247-739). De las mismas se obtuvo un porcentaje de 51% de válvulas
sin volante y 49% de válvulas con volantes. Lo que implica un requerimiento de
fabricación de estos de acuerdo al tamaño de la conexión. Arrojando volantes
pequeños con diámetro menor o igual a 25mm y volantes grandes con diámetro
mayor a 25mm. (Grafica 1)
Grafica 1. Muestra el porcentaje de válvulas con y sin volante
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Análisis de la tabla Nro. 3 (ver anexo tabla3)
La tabla Nro. 3 evidencia una totalidad de 23 válvulas de Venteo en el sistema
HTM de la Planta de Molienda y Compactación de acuerdo a los planos (E-247-751,
E-247-741, E-247-739). De las mismas se obtuvo un porcentaje de 30% de válvulas
sin volante y 70% de válvulas con volantes. Lo que implica un requerimiento de
fabricación de estos de acuerdo al tamaño de la conexión. Arrojando volantes
pequeños con diámetro menor o igual a 25mm y volantes grandes con diámetro
mayor a 25mm. (Grafica 2)
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El proceso de troquelado de las laminas metalicas de acero 1020 con una medida
de 100x80mm se realizo conjuntamente con el Departamento de Mantenimiento de
Operaciones de Molienda y Compactación, dichas laminas son fabricadas en la
empresa y estarán identificadas con el código correspondiente (ejemplo D-260), la D,
significa que es un drenaje y 260 el numero asignado según los planos del sistema de
HTM.
En la cuarta, quinta y sexta semana se realizo la evaluación al proceso de
troquelado de las laminas metálicas según la nomenclatura que establecen los planos,
se evaluó el proceso de pintura de los volantes de acuerdo al código de colores
respectivos de los sistemas de venteo y drenaje según su función. En las ultimas 2
semanas se concluyo con la instalación de 98 laminas lo que representa un avance de
un 50% al cierre de Febrero de 2012, debido a que el proyecto se termina en
Diciembre del mismo año.
FUNDAMENTACION TEORICA
Ánodo de carbón
El ánodo de carbón es un compuesto heterogéneo, cocido, constituido por
partículas de agregado seco las cuales se mantienen juntas durante una mezcla de
polvo fino de coque de petróleo calcinado y la brea de alquitrán denominada matriz
aglutinante, estos electrodos de carbón llamados ánodos permiten el paso de la
energía eléctrica en las celdas de reducción de aluminio, las principales características
que debe tener son: Pureza química, conductividad eléctrica, resistencia al choque
térmico, homogeneidad y resistencia al ataque del CO2 y O2 en celda.
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Descripción del proceso para obtener el ánodo de carbón
Etapa I.
En esta etapa se recibe la materia prima para la producción de aluminio está
constituido por aproximadamente 65% de coque de petróleo, 20% de cabos y 15% de
brea de alquitrán de carbón, de estas depende las características y propiedades de
aluminio que se obtengan como resultado de las celdas electrolíticas. El costo de estas
materias primas es aproximadamente el 50% del costo total de producción.
Materia prima a utilizar:
Coque de Petróleo:
Este es un material que se obtiene como resultado de la calcinación del coque verde
de petróleo a temperaturas 1250°C y 1400°C. La calidad del coque de petróleo
calcinado se evalúa en función de (3) parámetros importantes que son:
1. Pureza
2. Estructura
3. Porosidad
Un coque de buena calidad debe cumplir las siguientes características:
Ser homogéneo para obtener ánodos con alta pureza y con la mayor unión
entre sus partículas, de tal forma evitar la obtención de ánodos contaminados
que puedan ser rechazados en el área de molienda y compactación, hornos de
cocción, y envarillados, o también pueden ocasionar daños dentro del proceso
de electrolisis.
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Debe poseer un buen conductor eléctrico que le proporcione esta propiedad a
los ánodos, lo cual es utilizada dentro de la celda electrolítica como el polo
positivo, para la reducción de aluminio.
Debe tener una alta resistencia mecánica para la elaboración de ánodos que
soporten las condiciones en las que van a ser sometidos en celdas.
La calcinación del coque se realiza con la finalidad de conseguir los siguientes
objetivos:
a. Obtención de granos suficientemente fuertes y manejables para el proceso
del mismo
b. Suficiente conductividad térmica para lograr un efectivo calentamiento
c. Estructuras de poros accesibles al aglutinante
d. Relativamente alta dureza
e. Baja resistividad eléctrica
f. Alta pureza
g. Baja susceptibilidad a la oxidación.
Aglutinante brea de Alquitrán:
La brea de alquitrán es un subproducto que se obtiene durante la producción del
coque metalúrgico a temperatura de 1000°c y 1100°c, esta llega a CVG venalum en
forma de laminas entre 15 mm de longitud, luego es descargado en la estación de
recepción, donde se encuentran dos tolvas de almacenamiento de 30 TM cada una,
mediante cintas transportadoras pasan por el molino de martillo para reducir su
granulometría y se deposita en dos fundidores, cuya función es pasar el alquitrán de
estado sólido a estado liquido, para obtener brea de Alquitrán, esta funciona como
aglomerante para unir partículas de cabos, coque de petróleo y desechos verdes
creando una
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Cabos
Los cabos son los residuos de ánodos que funcionaron durante la celda electrolítica,
ya que una vez desprendidos se realizan las limpiezas correspondientes donde son
eliminadas las partículas de baño electrolítico, pasan por una trituradora primaria y
segundaria para reducir su tamaño, el material resultante es enviado a una criba en
donde saldrán los productos a utilizar en el proceso de fabricación de ánodos verdes,
estas poseen características de dureza y baja porosidad, con el propósito de transmitir
resistencia mecánica al ánodo.
Desechos verdes
El desecho verde es el material que queda como residuos en el proceso de
producción de ánodos, es decir la mezcla calcinada, retazos de la vibro-
compactadoras y ánodos verdes rechazados, cuyos ánodos rechazados por el sistema
se encuentran fuera del rango establecido por la empresa como (densidad, altura y
peso). Estas son trituradoras y luego se envían directamente a los silos de
almacenamiento.
Etapa II.
Durante esta etapa la materia prima sufre un proceso de trituración, molienda y
cribado, con la finalidad de obtener partículas, para ser enviada a su posterior
almacenamiento, luego se elige una receta en particular. La receta se toma
considerando la cantidad de proporción de materia prima que tenga la empresa en un
momento determinado, con el objetivo de elaborar un producto que cumpla con las
dimensiones establecidas por la empresa, denominado ánodo 1400 mm.
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Etapa III.
En esta etapa se realiza el mezclado del agregado seco con el elemento aglutinante
(brea de alquitrán), con el propósito de forma una pasta anódica a una temperatura
aproximada de 150 a 155 °C.
Existen dos tipos de mezcladora
La mezcladora continua: consiste en mezclar la pasta con un movimiento relativo al
eje y al canal. Posee las siguientes ventajas: alta eficiencia de mezclado, alto
rendimiento, flexibilidad en los parámetros térmicos de mezclado, operación
continua. Por otro lado tiene como desventaja su alto consumo de energía y alto
mantenimiento por desgaste del eje.
La mezcladora tipo Batch, la función de estos equipos es el mezclado de todos los
componentes suministrados por el sistema de balanzas para la formación de la pasta
anódica bajo una temperatura determinada en un tiempo definido.
Hay 2 tipos de mezclador Batch:
Mezclador de paleta con tiene dos motores horizontales. Como ventaja ofrecen un
requerimiento bajo en cuanto a mantenimiento, las unidades de mezclado múltiple
permiten que la planta continúe la operación mientras que alguna experimenta
mantenimiento.
Mezclador intensivo con rotor vertical que mueve en contra corriente al barril del
mezclador. Posee un mezclado altamente eficiente. Su enfriamiento es un método
muy eficiente para reducir la temperatura de la pasta. Esta mezcladora mezcla agua
con la pasta caliente y opera continuamente.
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Etapa IV.
Esta etapa consiste en el proceso de compactación de la pasta anódica originada
en el proceso de mezclado y conformar un bloque del ánodo verde mediante métodos
de extrusión, prensados y vibro-compactado.
En la empresa CVG VENALUM se utiliza el método de vibro-compactado, que
consiste en agregar el mezclado (pasta anódica) en los moldes de las máquinas donde
se somete a una vibración de aproximadamente 60 s. a fin de obtener la forma del
bloque anódico.
Donde las principales variables a controlar son:
Peso del ánodo.
Altura del ánodo.
Temperatura de formación.
Calculo de densidad.
Cada ánodo es supervisado por el sistema de control de calidad del maquina de
forma automatizada, y se rechaza si:
La densidad esta fuera del rango.
La altura esta fuera del rango.
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Etapa V.
Una vez formados los bloques anódicos son conducidos por una cinta
transportadora a un sistema de enfriamiento tipo cascada (inyección por niples)
conocido como túnel de enfriamiento, con el fin de reducir la temperatura de los
bloques, a una temperatura por debajo de 105 °C, para impedir deformación en el
proceso de manejo y almacenamiento.
Finalizado el proceso de fabricación de ánodos verdes en el área de molienda
y compactación, estas se introducen en los hornos de cocción para ser cocidos y
denominarse “ánodos cocidos”, este horno consiste en someter los ánodos verdes a un
tratamiento térmico, con el fin de obtener ciertas propiedades físico-químicas que
proporcionen dureza, conductividad eléctrica y eliminar sustancias volátiles. Luego
los ánodos se trasladan al Departamento de Envarillado de ánodos, donde son
acoplados a una barra conductora de electricidad y quedan listos para ser utilizados en
las celdas de reducción.
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A continuación se muestra un diagrama de línea de producción de ánodos
verdes.
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Sistema HTM:
El sistema HTM Bertrams (Tecnología Suiza) es un medio de trasferencia de
calor que tiene la finalidad de suministrar la energía térmica requerida para la
formación y transporte de pasta anódica (mezcladores, transportadoras de cadena);
mantener la temperatura adecuada de la brea de Alquitrán liquida para garantizar su
transporte y almacenamiento.
El sistema de almacenamiento esta compuesto por:
a. 3 calderas HT1, HT2 Y HT3
b. 2 quemadores duales 1001 y 1002, utilizan como combustible gas y brea de
alquitrán.
c. 1 quemador a gas 1003
d. 2 tanques de almacenamiento de aceite therminol 66 0502 y 0504.
e. 2 tanques de expansión 0501 y 0503.
f. 1 tanque de almacenamiento de alquitrán liquido (combustible) 0505.
g. 1 Precalentador de alquitrán 0601
h. 1 planta de absorción de fluoruro 0701
i. Sistema control y válvulas neumáticas y eléctricas
j. Bombas para el transporte de aceite therminol 66 (P12, P13, P16, P17, P22,
P98, P99).
k. Bombas para el transporte de brea de alquitrán (combustible) P31, P32, P33,
P34.
Funcionamiento: El sistema utiliza como elemento para la transferencia de calor
el aceite Therminol 66, el cual es depositado en tanques de almacenamiento y por
medio de bombas es distribuido por todo el circuito cerrado de tuberías; una vez lleno
este circuito, se procede a calentar el aceite en las calderas, las cuales usan como
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combustible gas y brea de alquitrán, para luego de obtenida la temperatura adecuada
es transportado a las diferentes sistemas que requieran la energía térmica tales como:
los fundidores, las mezcladoras, los transportadores de cadena, las tuberías para
almacenamiento y transporte de alquitrán liquido y el sistema de brea de alquitrán
para combustible.
Las calderas HT1 Y HT2 son principales y trabajan independientemente una
de la otra, la caldera HT3 es auxiliar y esta interconectada a las anteriores para
sustituirlas en forma temporal.
El aceite calentado en la caldera HT2 a una temperatura de 260 oC es
distribuido en dos circuitos: el primario y secundario. Desde el circuito primario el
aceite es bombeado hacia los fundidores de alquitrán para luego retornar. Desde el
circuito secundario el aceite es bombeado hacia los tanques de almacenamiento y
tuberías, donde se mantiene el alquitrán líquido a la temperatura de 190-200 oC para
ser su almacenamiento y transporte.
Los tanques de expansión permiten compensar las pensiones debido a la dilatación
del aceite, la cual es causada por el calentamiento del mismo.
Descripción del proceso: El sistema HTM (Medio de Transferencia de Calor) es el
que suministra la energía térmica necesaria par a la formación de pasta anódica y
para la fusión de la brea, el medio utilizado para tal fin es el Terrmofluido Therminol
66.
Aceite térmico (Therminol 66)
Los aceites térmicos de la serie Therminol pertenecen a la serie de difenilos
clorados con alto contenido de cloro. Sus propiedades fisicoquímicas varían según su
peso molecular. Estos líquidos no soportan la combustión; es por ello que son
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convenientes a la transferencia de calor, ofrecen muchos años de servicio sin
variación significativa de sus propiedades físicas y químicas, son relativamente
inertes y resistentes a la acción del agua, los álcalis diluidos, las soluciones ácidas
diluidas, el aire y el oxígeno.
A temperaturas muy altas se descomponen formando polifenilos superiores,
aumentando su viscosidad y liberando ácido clorhidrico gaseoso, por lo que es
preciso tomar medidas preventivas en caso de fugas.
Como la mayoría de los líquidos orgánicos, los Therminoles se dilatan cerca de
un 4 % por cada 100 ºF de aumento de temperatura; por tanto la existencia de un
tanque capaz de absorber la expansión en el circuito es sumamente importante. Estas
sustancias incrementan su vida de servicio al máximo con el apropiado balance de
capacidad calórica, temperaturas y velocidad de flujo [6].
El medio de transferencia de calor que se emplea específicamente para la
elaboración de pasta anódica es el producto Therminol 66, a base de hidrocarburos
sintéticos. Este termo fluido fue diseñado por la empresa Monsanto para transferir
calor en sistemas de calentamiento indirecto a bajas presiones, desde temperaturas de
0 hasta 343 ºC. En la tabla 2.1 se muestran algunas de las propiedades fisicoquímicas
de este producto térmico.
Este fluido, de color amarillo pálido, confiere varias ventajas al proceso tales
como bajo costo de instalación, fácil operación, no crea obstrucciones, ofrece alta
estabilidad térmica, alta capacidad de transferencia de calor, baja presión de vapor;
además de requerir poco mantenimiento debido a que por sus características de
diseño no se degrada con facilidad
28
El Therminol es calentado en el generador 1 para ser entregado a sus usuarios y
retornado desde los mezcladores a través de un sistema de tuberías que miden cerca
de 230 metros.
A tal fin es necesario disponer de una red de tuberías adecuadas que permitan
que el medio de transferencia de calor llegue a su destino sufriendo el menor cambio
de temperatura posible. Bajo esta necesidad, el sistema de tuberías está revestido por
una lana mineral aislante, sellada por una chapa de aluminio que recubre el exterior
del aislante.
El aceite sale del tope del generador (piso 1 del edificio de Molienda y
Compactación) circulando por una tubería que posee un diámetro nominal de 200 mm
(8”). Esta tubería sube desde el piso 1 hasta el piso 3 del edificio de Molienda,
teniendo este recorrido una longitud de 62,23 m. A esta distancia la tubería se bifurca
para llevar el aceite hacia las mezcladoras y a las bandas transportadoras de pasta
anódica.
Ambos ramales sufren un cambio brusco de diámetro, así la tubería que baja a los
transportadores de pasta reduce su diámetro nominal de 200 mm (8”) a 50 mm (2”),
mientras que la tubería que lleva el aceite hasta los mezcladores reporta una nueva
ramificación con el objetivo de poder suministrar de aceite a las dos líneas de
mezclado (A y B).
En esta nueva ramificación es donde se observa en la tubería una restricción de
diámetro, pasando de 200 a 150 mm (6”). En la figura 2.3 se observa la forma de Te
que toma la tubería en el punto donde se bifurca para trasladar el aceite térmico que
viene del generador a las ramas A y B, responsables de transportar el aceite hasta las
mezcladoras de cada línea.
29
LOGROS DEL PLAN DE TRABAJO ACORDADO
Todas las actividades planificadas durante las 8 semanas de pasantía, fueron
ejecutadas de manera satisfactoria, y eficiente, con el apoyo de las Normas y
Procedimientos del Departamento de Operaciones de Molienda y Compactación, con
el fin de contribuir con la adecuación del sistema HTM de la Planta de Molienda y
Compactación.
En general se logro:
Minimizar el tiempo de las operaciones al buscar una válvula no identificada.
Disminuir el riesgo de paradas de plantas, generando impacto en la
producción.
Aumentar la confiabilidad y disponibilidad del sistema.
Actualizar las rutas del sistema de transferencia y los planos que lo
conforman.
30
FACILIDADES ENCONTRADAS EN LA PASANTIA
La mayor colaboración de parte del personal del departamento de operaciones
de molienda y compactación, así como también la ayuda prestada por el
personal que trabaja directamente en planta.
Las actividades ejecutadas estaban dentro de lo permitido, según mis
conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera.
El ambiente de trabajo es motivador y colaboración mutua entre todas
personas que laboran en el departamento.
DIFICULTADES ENCONTRADAS EN LA PASANTÍA
Identificar en el área las diferentes válvulas y marcarlas según su función,
debido a que algunas estaban en lugares difíciles de ubicar o están tapadas con
residuo de material. (Brea)
Medir el diámetro de los volantes faltantes, debido a que los planos indicaban
un mismo diámetro para todas, sin embargo la medición con plantillas
elaboradas en la misma empresa a fin de minimizar costos, nos arrojo que hay
2 tamaños y algunos presentan desgastes por el manejo con herramientas
inadecuadas.
31
INDICAR LOS APORTES DADOS A LA ORGANIZACIÓN
Con la culminación de la pasantía, la planta de Molienda y Compactación de la
empresa CVG VENALUM, presentara mejoras en el sistema de transferencia de
calor, debido a que las válvulas que controlan la circulación del sistema cerrado de
tuberías, esta mas organizado, gracias al plan puesto en marcha, que permitió realizar
la instalación de volantes a las válvulas que no lo tenían, así como también, les será
útil identificar las diferentes válvulas que regulan el sistema mediante su función, con
el ruteo de los planos que integran el sistemas HTM. La ambientación de la planta
incluye el pintado de los volantes de las válvulas.
CONOCIMIENTOS ADQUIRIDOS DURANTE LA PASANTÍA
Conocer algunos términos manejados en el area, asi como todo lo relacionado al
sistema de transferencia de calor.
Transferencia de calor es un proceso termodinámico espontáneo de
intercambio de energía, que se produce entre dos medios en contacto o no, debido a la
existencia de una diferencia de temperatura entre ellos. La termodinámica enseña que
esta transferencia de energía se define como calor.
Aislante de las tuberías: El aislante térmico que reviste las tuberías tiene como
función minimizar la transferencia de calor hacia el ambiente. El referido aislante,
fabricado por la empresa FiberGlass, es descrito como una cañuela de amplio rango,
hecha de una lana de vidrio rígida, en forma de medias cañas para aislar tuberías
calientes y frías, y que no produce corrosión en los metales. Este aislante es
recomendado para tuberías de transporte de vapor, calefacción, enfriamiento,
32
tuberías especializadas en plantas de potencia y procesos industriales. Para las
tuberías de 8 y 6” (200 y 150 mm respectivamente), el espesor del aislante es de 3
pulgadas; y para la tubería de 65 mm (2,5”), el grosor del aislante es 2,5 pulg. Debe
mencionarse que todas las tuberías del sistema están revestidas externamente con una
chapa de aluminio de 8 mm de espesor.
Therminol 66: es un aceite sintético de transmisión de calor a altas temperaturas.
Posee mayor estabilidad térmica que un aceite mineral convencional y puede
utilizarse a temperaturas hasta 20ºC.
33
CONCLUSIONES
En concordancia con la información desarrollada y presentada a lo largo del
proceso de esta investigación y después de haber alcanzado todos los objetivos
propuestos para este informe, se concluye lo siguiente:
La identificación y registro de información de las válvulas manuales de venteo
y drenaje arrojó que tienen deterioro en cuanto a su estado para operarlas al
momento que se presente algún evento importante.
Los daños mas comunes son: corrosión del volante, y el cuerpo de las
válvulas, esto debido a las condiciones de trabajo y las sustancias existentes
en la planta de molienda y compactación, además de que algunas están
totalmente tapadas con residuos de alquitrán liquido que rebosa de los tanques
de almacenamiento y los fundidores.
Se detectaron fugas en las tuberías del sistema HTM, lo cual genera el riesgo
al momento de operar las válvulas y deterioro de las mismas.
Se logro la mejora de las válvulas en la plata de Molienda y Compactación,
por lo tanto habrá mejores condiciones y seguridad en el ambiente de trabajo.
34
RECOMENDACIONES
Continuar con el plan de sustituciones de válvulas y volantes en las malas
condiciones físicas y operativas.
Elaborar un plan de mantenimiento para todo lo que conforma el sistema HTM
y las válvulas en especial con el objetivo de reacondicionarlas, evitar paradas
innecesarias durante el proceso y alargar su vida útil.
Revisar las fugas presentes en el área con el fin de disminuir los riesgos en la
condición de trabajo.
Realizar en AUTO CAD el levante y actualizaciones de los planos que
conforman el sistema HTM., de acuerdo al ruteo normal realizado.
35
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Eliberkis Centeno (1995) normalización y estandarización del sistema HTM
de la planta de carbón de CVG VENALUM-Puerto Ordaz.
Aquiles Cedeño (1991) manual del sistema HTM de la planta de carbón de
CVG VENALUM-Puerto Ordaz.
Giuliano Rodríguez (2007) Análisis del sistema de Mezclado de la planta de
Molienda y Compactación de CVG VENALUM-Puerto Ordaz.
36
ANEXOS
La tabla Nro. 2 se muestra el inventario de las válvulas de drenaje del sistema HTM
CODIGO VOLANTE TIPO DE VOLANTE
D-250 C/V
D-251 S/V PEQUEÑO
D-252 S/V PEQUEÑO
D-253 S/V PEQUEÑO
D-254 S/V PEQUEÑO
D-255 C/V
D-256 C/V
D-257 C/V
D-258 C/V
D-259 C/V
D-260 C/V
D-261 C/V
D-262 C/V
D-263 C/V
D-264 S/V PEQUEÑO
D-265 S/V PEQUEÑO
D-266 C/V
D-267 C/V
D-268.1 C/V
D-268.2 C/V
D-269.1 S/V PEQUEÑO
D-269.2 C/V
D-270.1 S/V PEQUEÑO
D-270.2 S/V PEQUEÑO
D.271.1 S/V PEQUEÑO
D-271.2 S/V PEQUEÑO
D-272.1 S/V PEQUEÑO
D-272.2 S/V PEQUEÑO
D-273.1 C/V
D-273.2 C/V
37
CODIGO VOLANTE TIPO DE VOLANTE
D-274.1 S/V PEQUEÑO
D-274.2 S/V PEQUEÑO
D-275.1 C/V
D-275.2 C/V
D-276.1 C/V
D-276.2 C/V
D-277.1 C/V
D-277.2 C/V
D-278.1 C/V
D-278.2 C/V
D-279.1 S/V PEQUEÑO
D-279.2 S/V PEQUEÑO
D-280.1 S/V PEQUEÑO
D-280.2 S/V PEQUEÑO
D-281.1 S/V PEQUEÑO
D-281.2 S/V PEQUEÑO
D-282.1 C/V
D-282.2 C/V
D-283.1 C/V
D-283.2 C/V
D-284 C/V
D-285 S/V PEQUEÑO
D-286 S/V PEQUEÑO
D-287 C/V
D-288 C/V
D-289 S/V GRANDE
D-290 C/V
D-293 S/V PEQUEÑO
D-294 S/V PEQUEÑO
D-301 S/V PEQUEÑO
D-304 S/V PEQUEÑO
D-305 S/V PEQUEÑO
D-306 S/V GRANDE
D-307 S/V PEQUEÑO
D-308 C/V
D-309 S/V PEQUEÑO
38
C/V= Válvulas con Volante
S/V= Válvulas sin Volante
Volantes Pequeños son los que tienen diámetro menor o igual a 25mm
Volantes Grandes son los que tienen el diámetro mayor a 25mm
CODIGO VOLANTE TIPO DE VOLANTE
D-401 S/V GRANDE
D-402 C/V
D-403 C/V
D-404 S/V GRANDE
D-405 S/V GRANDE
D-411 S/V GRANDE
D-412 S/V PEQUEÑO
D-413 C/V
D-414 C/V
39
Tabla Nro.3 Identificación de las de Válvulas de Venteo
C/V= Válvulas con Volante
S/V= Válvulas sin Volante
Volantes Pequeños son los que tienen diámetro menor o igual a 25mm
Volantes Grandes son los que tienen el diámetro mayor a 25mm
CODIGO VOLANTE TIPO DE VOLANTE
V-351 C/V
V-352 C/V
V-353 C/V
V-354 C/V
V-356 C/V
V-357 S/V PEQUEÑO
V-358 C/V
V-359 C/V
V-360 C/V
V-361 C/V
V-362 C/V
V-363 S/V GRANDE
V-364 S/V PEQUEÑO
V-365 C/V
V-366 C/V
V-367 S/V PEQUEÑO
V-368 C/V
V-369 C/V
V-371 S/V PEQUEÑO
V-385 S/V PEQUEÑO
V-386 S/V PEQUEÑO
V-387 C/V
40
Universidad Nacional Experimental de Guayana
Vicerrectorado Académico
Coordinación General de Pregrado
Coordinación de Pasantías
PLAN DE ACTIVIDADES
Fecha de Inicio: 16/01/12
Fecha de Culminación: 9/03/12
ACTIVIDADES
SEMANAS
1 2 3 4 5 6 7 8
A Conocer el proceso de la planta de molienda y
compactación
B
Recolectar la información relacionada al sistema de
transferencia de calor de la planta de molienda y
compactación
C
Conocer la planta de molienda y compactación y los
planos que sostienen la información de las válvulas del
sistema de transferencia de calor
E Realizar el ruteo correspondientes de los planos, para
identificar los tipos de válvulas
F Identificar y marcar en el plano y en la planta las
válvulas de venteos y drenajes
G Realizar un inventario de las válvulas de venteos y
drenajes según su codificación, color y si tiene volante
H Evaluar el proceso de Troquelado de las láminas
metálicas según la nomenclatura establecida en los
41
Tutor Académico Tutor Industrial
Leonir Gómez José Subero
planos.
I
Evaluar el proceso de Pintado de acuerdo al código de
colores de las válvulas de venteo y drenaje del sistema
de transferencia de calor.
J
Instalación de 98 laminas metálicas con la
identificación según la función de las válvulas de
venteo y drenaje.
K Realizar el informe de las actividades ejecutadas;
presentando resultados de mejoras
42
Válvulas identificadas el inicio
Válvula D-283.1 ubicada en los mezcladores (Figura 1)
43
Válvula D-253 (Figura 2)
Válvulas de drenaje en el tanque (Figura 3)
44
Válvula D-277.1 ubicada en los mezcladores (Figura 4)
45
Válvula de un Mezclador (Figura 5)
Válvulas de un Mezclador (Figura 6)
Válvula de Venteo 365 (Figura 7) Válvula de Drenaje 402 (Figura 8)
46
Drenaje 254 (Figura 9) Válvula de Drenaje (Figura 10)
Válvulas de Drenajes (Figuras 11 y 12)
47
Válvulas de Drenajes (Figuras 13 y 14)
48
Valvula de Drenaje (Figura 15)
Válvula de Venteo (Figura 16)
Plantillas para medir diámetro de los volantes
Volante Pequeño (Figura 17) Volante Grande (Figura 18)
49
(Figura 19)
50
Plano E-247-739 (Figura 20)
51
Plano E-247-741 (Figura 21)
52
Plano E-247-751 (Figura 2)
53
