Optimización del proceso de enfriamiento mediante un chiller acoplado al sistema de transporte neumático en una planta industrial de azúcar impalpable

Abstract

La presente tesis titulada “Optimización del proceso de enfriamiento mediante un Chiller acoplado al sistema de transporte neumático en una planta industrial de azúcar impalpable” comprende el diseño de un sistema que posee la capacidad de reducir el tiempo en el proceso de enfriamiento. Se tiene en consideración conceptos de la ingeniería, tanto a nivel práctico como teórico para lograr la elaboración del sistema mecánico, eléctrico, electrónico y de control. Se propone esta tesis de investigación a las fábricas correspondientes que no optimizan sus procesos. El diseño fue orientado pensado en espacios reducidos como lo es con aquellas fábricas que no tienen los recursos necesarios para poder realizar ampliaciones a sus instalaciones como también para las fábricas que no aplican la mejora continua en sus procesos industriales. La presente investigación es justificada por poseer valor tecnológico, dado a que se reducirá tiempos en el proceso de enfriamiento y un aumento en la capacidad productiva mediante sistemas automatizados. Justificación económica, influye en una mayor disponibilidad del producto, generando mayor cantidad de producto terminado y por consiguiente mayores ventas. Justificación en salud ocupacional, ya que, reducirá el esfuerzo físico de los operarios y así evitando futuras lesiones. Como primer resultado de la presente tesis de investigación, se diseñó un sistema que al aplicar aire frio generado por un Chiller, y este acoplado a un sistema de transporte neumático de fase diluida, reduce el tiempo de enfriamiento del producto por el impacto directo que hay con el aire de baja temperatura, finalmente este es enviado por el mismo transporte neumático a un silo de almacenamiento que posee un control mediante sensores de nivel y de temperatura, como también una válvula que cumplirá la tarea de dosificar el producto a la salida del silo, el sistema será controlado mediante un panel HMI TD700. Como primer resultado de la investigación, se comprobó en SOLIDWORKS que, realizando el cálculo de esfuerzos, tensiones y deformaciones, en un silo de altura igual a 2.98 metros, diámetro igual a 2 metros, con espesor de 3 milímetros de espesor, se encuentra que la deformación máxima que presenta nuestro silo es de 2 milímetros, demostrando de esta manquera que nuestro silo logra soportar la carga de 4 toneladas de azúcar fina. Como segundo resultado, durante la simulación realizada en FLOWSIMULATION, una extensión de SOLIDWORKS para realizar análisis de flujo, se puso como entrada de flujo al ventilador centrifugo con una temperatura de 25 °C, también la entrada de flujo del Chiller a 20°C y la temperatura de entrada de nuestra azúcar fina es de 35 °C; de lo cual como resultado de la temperatura del transporte final es de 19 °C. De lo cual, según datos obtenidos en base a la experiencia, el transporte neumático por sí solo logo reducir la temperatura del producto inicial de 40.3°C a 31.1°C obteniendo una eficiencia de enfriamiento del 23%; con nuestra propuesta según los datos arrojados por la simulación logramos reducir la temperatura de la azúcar finita inicial de 35°C a 19°C, logrando así una eficiencia de enfriamiento del 45.7 %.