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1 Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción. Reingeniería del Sistema de Vapor para un Laboratorio Farmacéutico. Expositor: Gabriel.

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1 1 Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción. Reingeniería del Sistema de Vapor para un Laboratorio Farmacéutico. Expositor: Gabriel José Gallegos Grunauer.

2 2 Introducción. Introducción. Objetivos. Objetivos. Descripción del proyecto. Descripción del proyecto. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Descripción del Plan de Mantenimiento Preventivo. Descripción del Plan de Mantenimiento Preventivo. Tablas de Resultados. Tablas de Resultados. Análisis de Costos. Análisis de Costos. Conclusiones y Recomendaciones. Conclusiones y Recomendaciones. Agenda

3 3 El presente trabajo nace en la necesidad de una Industria farmacéutica, de contar con un sistema de vapor que le permita satisfacer los requerimientos energéticos de las diferentes áreas de esta fábrica, además de disminuir los costos de operación y mantenimiento de estos sistemas; y, garantizar la seguridad del personal que labora dentro de sus instalaciones. El presente trabajo nace en la necesidad de una Industria farmacéutica, de contar con un sistema de vapor que le permita satisfacer los requerimientos energéticos de las diferentes áreas de esta fábrica, además de disminuir los costos de operación y mantenimiento de estos sistemas; y, garantizar la seguridad del personal que labora dentro de sus instalaciones. Introducción.

4 4 Reducir los costos de operación y mantenimiento del sistema de vapor. Reducir los costos de operación y mantenimiento del sistema de vapor. Tener un tiempo de retorno de la inversión menor a 4 años. Tener un tiempo de retorno de la inversión menor a 4 años. Incorporar al Plan de Mantenimiento Preventivo el Sistema de Vapor propuesto. Incorporar al Plan de Mantenimiento Preventivo el Sistema de Vapor propuesto. Analizar la factibilidad de instalar un sistema de recuperación de vapor flash en el sistema propuesto en ésta tesis. Analizar la factibilidad de instalar un sistema de recuperación de vapor flash en el sistema propuesto en ésta tesis. Objetivos.

5 5 En esta tesis se realizará el dimensionamiento y selección de los diferentes equipos y/o accesorios que conforman el sistema vapor, además de desarrollar un Plan de Mantenimiento Preventivo de estos equipos, con el fin de garantizar su óptimo funcionamiento y el máximo aprovechamiento del vapor en los equipos que se nutren de este insumo durante los diferentes procesos de manufactura que se dan dentro de fábrica. En esta tesis se realizará el dimensionamiento y selección de los diferentes equipos y/o accesorios que conforman el sistema vapor, además de desarrollar un Plan de Mantenimiento Preventivo de estos equipos, con el fin de garantizar su óptimo funcionamiento y el máximo aprovechamiento del vapor en los equipos que se nutren de este insumo durante los diferentes procesos de manufactura que se dan dentro de fábrica. Descripción del Proyecto.

6 6 Para realizar de una forma correcta la selección y dimensionamiento de los equipos y accesorios, primero se calculó los consumos de vapor por área y/o equipo, su analizó su presión de trabajo, para ver si era factible aportar cambios y/o adecuaciones que mejoren su funcionamiento y obtener un ahorro energético y por ende un ahorro económico en comparación con el sistema que actual. Para realizar de una forma correcta la selección y dimensionamiento de los equipos y accesorios, primero se calculó los consumos de vapor por área y/o equipo, su analizó su presión de trabajo, para ver si era factible aportar cambios y/o adecuaciones que mejoren su funcionamiento y obtener un ahorro energético y por ende un ahorro económico en comparación con el sistema que actual. Descripción del Proyecto.

7 7 En el presente proyecto también se propone la instalación de un sistema de recuperación de vapor flash con el fin de obtener una mayor eficiencia térmica del sistema y así obtener un ahorro general mayor y disminuir el tiempo del retorno de la inversión hecha por la industria farmacéutica para realizar el sistema aquí propuesto. En el presente proyecto también se propone la instalación de un sistema de recuperación de vapor flash con el fin de obtener una mayor eficiencia térmica del sistema y así obtener un ahorro general mayor y disminuir el tiempo del retorno de la inversión hecha por la industria farmacéutica para realizar el sistema aquí propuesto. Descripción del Proyecto.

8 8 Introducción. Introducción. Objetivos. Objetivos. Descripción del proyecto. Descripción del proyecto. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Descripción del Plan de Mantenimiento Preventivo. Descripción del Plan de Mantenimiento Preventivo. Tablas de Resultados. Tablas de Resultados. Análisis de Costos. Análisis de Costos. Conclusiones y Recomendaciones. Conclusiones y Recomendaciones. Agenda

9 9 Descripción y Análisis de Sistema de Vapor existente (Línea Base). Sistema de Generación de Vapor. Sistema de Generación de Vapor.

10 10 Descripción y Análisis de Sistema de Vapor existente (Línea Base). Sistema de Distribución de Vapor. Sistema de Distribución de Vapor. Constituido por un distribuidor de vapor de 6 pulg. de diámetro por 1.20 metros de longitud, el cual posee 4 tuberías, 3 tuberías de 2-1/2 y 1 tubería de 1 de diámetro.Constituido por un distribuidor de vapor de 6 pulg. de diámetro por 1.20 metros de longitud, el cual posee 4 tuberías, 3 tuberías de 2-1/2 y 1 tubería de 1 de diámetro. Dos tuberías de 2-1/2 llevan el vapor de las calderas al distribuidor.Dos tuberías de 2-1/2 llevan el vapor de las calderas al distribuidor. La tubería restante de 2-1/2 (línea principal de distribución de vapor), lleva este suministro hasta los usuarios finales.La tubería restante de 2-1/2 (línea principal de distribución de vapor), lleva este suministro hasta los usuarios finales.

11 11 Descripción y Análisis de Sistema de Vapor existente (Línea Base). Sistema de Distribución de Vapor. Sistema de Distribución de Vapor. La tubería de 1 (línea secundaria) lleva vapor al intercambiador de calor del cuarto de máquinas.La tubería de 1 (línea secundaria) lleva vapor al intercambiador de calor del cuarto de máquinas. La línea principal tiene una ramal secundario de 1-1/2 que lleva el vapor hasta el cuarto de aguas especiales.La línea principal tiene una ramal secundario de 1-1/2 que lleva el vapor hasta el cuarto de aguas especiales. La tubería de 1 lleva vapor al intercambiador de calor del cuarto de máquinas.La tubería de 1 lleva vapor al intercambiador de calor del cuarto de máquinas.

12 12 Descripción y Análisis de Sistema de Vapor existente (Línea Base). Sistema de Distribución de Vapor. Sistema de Distribución de Vapor.

13 13 Descripción y Análisis de Sistema de Vapor existente (Línea Base). Sistema de Retorno de Condensado. Sistema de Retorno de Condensado. El sistema de retorno de condensado está compuesto básicamente por los sistemas de extracción del condensado de cada usuario final.El sistema de retorno de condensado está compuesto básicamente por los sistemas de extracción del condensado de cada usuario final. El sistema de retorno de condensado posee dos líneas principales, las mismas que tienen 1-1/2 de diámetro, y llevan el condensado hasta el tanque de agua de caldera.El sistema de retorno de condensado posee dos líneas principales, las mismas que tienen 1-1/2 de diámetro, y llevan el condensado hasta el tanque de agua de caldera.

14 14 Introducción. Introducción. Objetivos. Objetivos. Descripción del proyecto. Descripción del proyecto. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Descripción del Plan de Mantenimiento Preventivo. Descripción del Plan de Mantenimiento Preventivo. Tablas de Resultados. Tablas de Resultados. Análisis de Costos. Análisis de Costos. Conclusiones y Recomendaciones. Conclusiones y Recomendaciones. Agenda

15 15 Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. 1.Desconocimiento de la demanda energética de algunos de los usuarios finales. 2.Presencia de golpe de ariete y ruido en las tuberías durante el arranque de la caldera los días. 3.Mal estado de la cañuela aislante y ausencia de ésta en ciertos tramos de tubería. 4.Dimensionamiento incorrecto de la pierna de extracción de condensado del distribuidor de calor. Imagen Distribuidor ActualImagen Distribuidor Actual, Imagen Distribuidor Propuesta, Imagen Distribuidor Propuesta Imagen Distribuidor ActualImagen Distribuidor Propuesta Tabla de DimensionamientoTabla de Dimensionamiento. Tabla de Dimensionamiento

16 16 5.Ausencia total de piernas de extracción de condensado a lo largo de la tubería principal de distribución de vapor. Sistema de Vapor ActualSistema de Vapor Actual, Sistema de Vapor Propuesto Sistema de Vapor Propuesto Sistema de Vapor ActualSistema de Vapor Propuesto 6.Diseño incorrecto de la pierna de extracción de condensado del cuarto de estabilidad. Imagen Estado Actual Imagen Estado Actual 7.Pérdidas de las condiciones ambientales del cuarto de inestabilidad durante los fines de semana ó cuando se apaga la caldera. 8.Diseño inadecuado de los sistemas de reducción de presión de vapor. Imagen Diseño ActualImagen Diseño Actual, Imagen Diseño Propuesto. Imagen Diseño Propuesto Imagen Diseño ActualImagen Diseño Propuesto Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente.

17 17 9.Pérdidas de vapor (fugas) a través de las trampas de vapor, válvulas y accesorios. 10.El intercambiador de calor opera a una presión de vapor de 100 psig, cuando éste puede funcionar adecuadamente a una presión menor. 11.El tanque de agua desionizada caliente opera a una presión de vapor de 100 psig, cuando éste puede funcionar adecuadamente a una presión menor. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente.

18 18 Introducción. Introducción. Objetivos. Objetivos. Descripción del proyecto. Descripción del proyecto. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Descripción del Plan de Mantenimiento Preventivo. Descripción del Plan de Mantenimiento Preventivo. Tablas de Resultados. Tablas de Resultados. Análisis de Costos. Análisis de Costos. Conclusiones y Recomendaciones. Conclusiones y Recomendaciones. Agenda

19 19 Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. El sistema propuesto tiene un diseño similar con el sistema que actualmente se encuentra en operación, debido a que las limitaciones que presenta este proyecto son: El sistema propuesto tiene un diseño similar con el sistema que actualmente se encuentra en operación, debido a que las limitaciones que presenta este proyecto son: Emplear la soportes existentes.Emplear la soportes existentes. El espacio libre en el cuarto de máquinas y en el piso técnico son muy limitados.El espacio libre en el cuarto de máquinas y en el piso técnico son muy limitados. Los cambios más fácilmente apreciables en el nuevo diseño son: Los cambios más fácilmente apreciables en el nuevo diseño son:

20 20 1.Aumento de la cota de las líneas de distribución de vapor dentro del cuarto de máquinas. Imagen Sistema ActualImagen Sistema Actual, Imagen Sistema Propuesto. Imagen Sistema Propuesto Imagen Sistema ActualImagen Sistema Propuesto 2.Reemplazo del sistema de calefacción del cuarto de estabilidad. 3.Reemplazo del sistema de alimentación de vapor industrial de los Autoclaves de las áreas Cefalosporinas y No Lactámicos por otro de vapor límpio. 4.Instalación de piernas de extracción de condensado a lo largo de la línea principal de distribución de vapor. Imagen del Sistema ActualImagen del Sistema Actual, Imagen Sistema Propuesto. Imagen Sistema Propuesto Imagen del Sistema ActualImagen Sistema Propuesto Descripción del Sistema de Vapor Propuesto.

21 21 5.Instalación de 3 líneas de retorno de condensado independientes, para el condensado de 100, 60 y 30 psig respectivamente. 6.Rediseño de los sistemas de reducción de presión de vapor. Imagen Diseño ActualImagen Diseño Actual, Imagen Diseño Propuesto. Imagen Diseño Propuesto Imagen Diseño ActualImagen Diseño Propuesto 7.Instalación de un sistema de recuperación de vapor flash a 15 psig. Imagen Sistema Recuperación de Vapor PropuestoImagen Sistema Recuperación de Vapor Propuesto, Imagen Sistema Recuperación de Vapor Propuesto Imagen Sistema Recuperación de Vapor GeneralImagen Sistema Recuperación de Vapor General. Imagen Sistema Recuperación de Vapor General 8.Instalación de válvula de prueba de las trampas de vapor. Imagen Distribuidor ActualImagen Distribuidor Actual, Imagen Distribuidor Propuesta Imagen Distribuidor Propuesta Imagen Distribuidor ActualImagen Distribuidor Propuesta Descripción del Sistema de Vapor Propuesto.

22 22 Introducción. Introducción. Objetivos. Objetivos. Descripción del proyecto. Descripción del proyecto. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Descripción del Plan de Mantenimiento Preventivo. Descripción del Plan de Mantenimiento Preventivo. Tablas de Resultados. Tablas de Resultados. Análisis de Costos. Análisis de Costos. Conclusiones y Recomendaciones. Conclusiones y Recomendaciones. Agenda

23 23 El Plan de Mantenimiento Preventivo (PMP) del Sistema de Vapor para esta industria farmacéutica está compuesto de dos partes: El Plan de Mantenimiento Preventivo (PMP) del Sistema de Vapor para esta industria farmacéutica está compuesto de dos partes: El Procedimiento de Operación Estándar (SOP), y,El Procedimiento de Operación Estándar (SOP), y, Las Instrucciones de Trabajo (WI).Las Instrucciones de Trabajo (WI). En el SOP constan los lineamientos generales que se deben seguir durante la ejecución del PMP, además de que puede contar con el detalle de las tareas que se deben ejecutar durante la aplicación de éste plan. En el SOP constan los lineamientos generales que se deben seguir durante la ejecución del PMP, además de que puede contar con el detalle de las tareas que se deben ejecutar durante la aplicación de éste plan. Cuando un SOP es muy extenso, se recomienda pasar las labores de mantenimiento a las instrucciones de trabajo. Cuando un SOP es muy extenso, se recomienda pasar las labores de mantenimiento a las instrucciones de trabajo. Plan de Mantenimiento Preventivo del Sistema de Vapor.

24 24 El PMP está compuesto por el SOP del PMP del Sistema de vapor y de 5 WI para el mantenimiento de los siguientes accesorios del sistema de vapor: El PMP está compuesto por el SOP del PMP del Sistema de vapor y de 5 WI para el mantenimiento de los siguientes accesorios del sistema de vapor: Trampa de Balde Invertido.Trampa de Balde Invertido. Trampa de Flotador y Termostática.Trampa de Flotador y Termostática. Trampa Termodinámica.Trampa Termodinámica. Válvula de Contrapresión o de retorno.Válvula de Contrapresión o de retorno. Válvula de Reducción de Presión de Vapor.Válvula de Reducción de Presión de Vapor. Plan de Mantenimiento Preventivo del Sistema de Vapor. Plan de Mantenimiento Preventivo del Sistema de Vapor. Plan de Mantenimiento Preventivo del Sistema de Vapor.

25 25 Introducción. Introducción. Objetivos. Objetivos. Descripción del proyecto. Descripción del proyecto. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Breve descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Breve descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Tablas de Resultados. Tablas de Resultados. Análisis de Costos. Análisis de Costos. Conclusiones y Recomendaciones. Conclusiones y Recomendaciones. Agenda

26 26 Tablas de Resultados.

27 27 Tablas de Resultados.

28 28 Tablas de Resultados.

29 29 Tablas de Resultados.

30 30 Tablas de Resultados.

31 31 Introducción. Introducción. Objetivos. Objetivos. Descripción del proyecto. Descripción del proyecto. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Breve descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Breve descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Tablas de Resultados. Tablas de Resultados. Análisis de Costos. Análisis de Costos. Conclusiones y Recomendaciones. Conclusiones y Recomendaciones. Agenda

32 32 Análisis de Costos. Costo de Implantación del Sistema Propuesto Costo de Implantación del Sistema Propuesto

33 33 Análisis de Costos. Ahorro obtenidos con el Sistema Propuesto. Ahorro obtenidos con el Sistema Propuesto. Con la reducción de la presión de trabajo del intercambiador de calor y del tanque de agua deionizada se obtiene un ahorro de Kg/h de vapor, lo implica un ahorro anual de $ Con la reducción de la presión de trabajo del intercambiador de calor y del tanque de agua deionizada se obtiene un ahorro de Kg/h de vapor, lo implica un ahorro anual de $ Con el Sistema de recuperación de vapor se recupera 90.36Kg/h a 15psig, obteniendo un ahorro anual de $ Con el Sistema de recuperación de vapor se recupera 90.36Kg/h a 15psig, obteniendo un ahorro anual de $ El ahorro anual que se obtiene al implantar el sistema aquí propuesto es de $ anuales, lo que equivale al consumo de diesel de 1.6 meses. El ahorro anual que se obtiene al implantar el sistema aquí propuesto es de $ anuales, lo que equivale al consumo de diesel de 1.6 meses.

34 34 Análisis de Costos. Tiempo de Retorno de la inversión. Tiempo de Retorno de la inversión. El tiempo de retorno de la inversión es de aproximadamente de 2 años y 8 meses, después de los cuales se obtiene una disminución en los costos de producción en esta industria.El tiempo de retorno de la inversión es de aproximadamente de 2 años y 8 meses, después de los cuales se obtiene una disminución en los costos de producción en esta industria.

35 35 Introducción. Introducción. Objetivos. Objetivos. Descripción del proyecto. Descripción del proyecto. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Descripción y análisis del Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Problemas encontrados en el Sistema de Vapor existente. Breve descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Breve descripción del Sistema de Vapor Propuesto. Tablas de Resultados. Tablas de Resultados. Análisis de Costos. Análisis de Costos. Conclusiones y Recomendaciones. Conclusiones y Recomendaciones. Agenda

36 36 Conclusiones y Recomendaciones. Conclusiones. Conclusiones. Se puede concluir que en la instalación de vapor existente, se hallan tramos de tubería de vapor y retorno de condensado que no se encuentran correctamente dimensionadas, lo cual provoca en la instalación fenómenos con golpes de ariete y erosiones al usar tramos de menor diámetro que el requerido, o elevar el costo de la instalación y mantenimiento por usar tuberías sobredimensionadas.Se puede concluir que en la instalación de vapor existente, se hallan tramos de tubería de vapor y retorno de condensado que no se encuentran correctamente dimensionadas, lo cual provoca en la instalación fenómenos con golpes de ariete y erosiones al usar tramos de menor diámetro que el requerido, o elevar el costo de la instalación y mantenimiento por usar tuberías sobredimensionadas.

37 37 Conclusiones y Recomendaciones. El sistema de recuperación de vapor flash permitirá obtener un ahorro de $ anuales, lo que hace factible el montaje de este equipo.El sistema de recuperación de vapor flash permitirá obtener un ahorro de $ anuales, lo que hace factible el montaje de este equipo. El ahorro que se obtiene al disminuir la presión de vapor del intercambiador de vapor y del tanque de agua deionizada es de $ anuales.El ahorro que se obtiene al disminuir la presión de vapor del intercambiador de vapor y del tanque de agua deionizada es de $ anuales.

38 38 Conclusiones y Recomendaciones. El sistema de recuperación de vapor flash permitirá obtener un ahorro de $ anuales en combustible, agua y productos químicos, logrando disminuir los costos de operación de la planta.El sistema de recuperación de vapor flash permitirá obtener un ahorro de $ anuales en combustible, agua y productos químicos, logrando disminuir los costos de operación de la planta. Se concluye que al rediseñar los sistemas de reducción de presión de vapor, se obtiene un ahorro en la instalación y mantenimiento del sistema de distribución de vapor debido a reducción de fugas de vapor a través de las trampas y accesorios.Se concluye que al rediseñar los sistemas de reducción de presión de vapor, se obtiene un ahorro en la instalación y mantenimiento del sistema de distribución de vapor debido a reducción de fugas de vapor a través de las trampas y accesorios.

39 39 Conclusiones y Recomendaciones. Finalmente se concluye que el tiempo de retorno de la inversión para cambiar el sistema actual de distribución de vapor y retorno de condensado por el sistema desarrollado en la presente tesis es de aproximadamente 2 años y 8 meses.Finalmente se concluye que el tiempo de retorno de la inversión para cambiar el sistema actual de distribución de vapor y retorno de condensado por el sistema desarrollado en la presente tesis es de aproximadamente 2 años y 8 meses.

40 40 Conclusiones y Recomendaciones. Recomendaciones. Recomendaciones. El vapor flash que se recupera con el sistema respectivo, sea inyectado a un equipo el cual tenga una demanda energética mayor que el vapor recuperado, además, este equipo se debe encontrar a una distancia no mayor de 10 metros del tanque flash.El vapor flash que se recupera con el sistema respectivo, sea inyectado a un equipo el cual tenga una demanda energética mayor que el vapor recuperado, además, este equipo se debe encontrar a una distancia no mayor de 10 metros del tanque flash. Las piernas de extracción de condensado de tuberías de distribución de vapor se deben disponer cada 30 a 50 metros de tubería, con un diámetro acorde al diámetro de la tubería.Las piernas de extracción de condensado de tuberías de distribución de vapor se deben disponer cada 30 a 50 metros de tubería, con un diámetro acorde al diámetro de la tubería.


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