ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL FACULTAD DE INGENIERÍA EN MECÁNICA Y CIENCIAS DE LA PRODUCCIÓN TEMA: "PROYECTO DE UN SISTEMA MECÁNICO PARA LA RECEPCIÓN, ALMACENAMIENTO Y EXTRACCIÓN DE CARBÓN MINERAL USADO COMO COMBUSTIBLE INDUSTRIAL" PRESENTADO POR: PATRICIO MORENO ALTAMIRANO

OBJETIVO Establecer de manera clara y objetiva todas las consideraciones necesarias para el desarrollo del proyecto de implementación del carbón mineral como combustible en su etapa de Recepción, Almacenamiento y Extracción de su lugar de almacenamiento; siguiendo las normas y recomendaciones establecidas para estos fines.

¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN? Demanda mundial de energía

¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN? Precio del petróleo y gas natural.

¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN? Según estudios realizados la explotación de Petróleo y Gas Natural llegará a su máximo en la presente década y luego decaerá.

¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN? HAY QUE BUSCAR ALTERNATIVAS

¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN? VENTAJAS DEL CARBÓN MINERAL Combustible más abundante del planeta. Combustible más barato por unidad de energía. Estabilidad de precio.

¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN? ABUNDANCIA Reservas Probadas en EEUU. 20 años del consumo mundial. Reservas Posibles en EEUU. 200 años del consumo mundial.

¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN? PRECIO EN MERCADO INTERNACIONAL. Carbón Mineral: 0.15 Centavos de USD/MJ Gas Natural: 0.51 Centavos de USD/MJ Petróleo: 0.82 Centavos de USD/MJ

¿POR QUÉ UTILIZAR CARBÓN? ESTABILIDAD DE PRECIO. Aumento de precio en 30 años Carbón Mineral: 65% Gas Natural: 240% Petróleo: 530%

DESVENTAJAS Gran volumen por unidad de energía. Contaminante. Combustión Cenizas Colectores de polvo Gases Lavadores Húmedos Manejo y Transporte Colectores de polvo Técnicas para obtención de combustibles limpios a partir del carbón

EL CARBÓN MINERAL El carbón es un combustible sólido que se originó a partir de los restos de formas de vida vegetal de hace millones de años.

CLASIFICACIÓN El carbón según ASTM se clasifica en: Antracitas. Bituminosos. Sub-bituminosos. Lignitos.

Recepción y Almacenamiento PROYECTO: IMPLEMENTACIÓN DE SISTEMA PARA UTILIZAR CARBÓN COMO COMBUSTIBLE INDUSTRIAL Recepción y Almacenamiento Transporte al Molino Molienda Dosificación

OBJETIVO Establecer de manera clara y objetiva todas las consideraciones necesarias para el desarrollo del proyecto de implementación del carbón mineral como combustible en su etapa de Recepción, Almacenamiento y Extracción de su lugar de almacenamiento; siguiendo las normas y recomendaciones establecidas para estos fines.

PRECAUCIONES EN UTILIZACIÓN DE CARBÓN MINERAL Explosiones de polvo. COMBUSTIBLE OXIGENO TEMPERATURA DISPERSION CONFINAMIENTO

PRECAUCIONES EN UTILIZACIÓN DE CARBÓN MINERAL Autoignición y desgaste. O2 CALOR CARBÓN TEMPERATURA

PRECAUCIONES EN UTILIZACIÓN DE CARBÓN MINERAL Autoignición y desgaste. Factores de Influencia: Contenido de materia volátil en el carbón. Tamaño de grano del carbón. Temperatura y contenido de agua en las pilas. Alturas de las pilas. Compresión de las pilas. Composición química del carbón.

PROPIEDADES DE CARBÓN BITUMINOSO Poder calorífico: 30.2 MJ/kg. Densidad Aparente: 720–880 kg/m3. Tamaño: 0-50 mm. Ángulo de Reposo: 35 º. Ángulo Fricción interna: 48.7º. Ángulo Fricción paredes metálicas: 26.5º. Ángulo de Sobrecarga: 15º. Máxima inclinación para transporte: 18º.

DIAGRAMA DE FLUJO RECEPCIÓN ALMACENAMIENTO EXTRACCIÓN

IMPLANTACIÓN GENERAL BT2 BT3 250000 50000 100000 APILADOR TRIPPER CAR CP PILA DE CARBÓN BANDA TRANSPORTADORA DE ALIMENTACIÓN AL PROCESO PROYECCIÓN DE CUBIERTA NAVE DE ALMACENAMIENTO 282000 +9000 TOLVA DE RECEPCIÓN SISTEMA DE PESAJE BT1 +0.00 EXTRACTOR

CORTE A – A’

IMPLANTACIÓN GENERAL BT2 BT3 250000 50000 100000 APILADOR TRIPPER CAR CP PILA DE CARBÓN BANDA TRANSPORTADORA DE ALIMENTACIÓN AL PROCESO PROYECCIÓN DE CUBIERTA NAVE DE ALMACENAMIENTO 282000 +9000 TOLVA DE RECEPCIÓN SISTEMA DE PESAJE BT1 +0.00 EXTRACTOR

CORTE B – B’

IMPLANTACIÓN GENERAL BT2 BT3 250000 50000 100000 APILADOR TRIPPER CAR CP PILA DE CARBÓN BANDA TRANSPORTADORA DE ALIMENTACIÓN AL PROCESO PROYECCIÓN DE CUBIERTA NAVE DE ALMACENAMIENTO 282000 +9000 TOLVA DE RECEPCIÓN SISTEMA DE PESAJE BT1 +0.00 EXTRACTOR

CORTE C – C’

IMPLANTACIÓN GENERAL BT2 BT3 250000 50000 100000 APILADOR TRIPPER CAR CP PILA DE CARBÓN BANDA TRANSPORTADORA DE ALIMENTACIÓN AL PROCESO PROYECCIÓN DE CUBIERTA NAVE DE ALMACENAMIENTO 282000 +9000 TOLVA DE RECEPCIÓN SISTEMA DE PESAJE BT1 +0.00 EXTRACTOR

CORTE D – D’

SISTEMA DE RECEPCIÓN RECEPCIÓN ALMACENAMIENTO EXTRACCIÓN VENTILADOR TOLVA DE RECEPCIÓN COLECTOR DE POLVO SISTEMA DE PESAJE BANDA BT3 BANDA BT1 BANDA BT2 TRANS. DE DERRAME

SISTEMA DE PESAJE Puente de Pesaje: Este consiste en un par de vigas colocadas sobre celdas de carga las cuales sensan el peso del camión. Las cargas son móviles por tanto hay que utilizar líneas de influencia. Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD), siguiendo normas del AISC. Utilización del programa SAP2000.

SISTEMA DE PESAJE

TOLVA DE RECEPCIÓN ALMACENAMIENTO DE SÓLIDOS AL GRANEL.

TOLVA DE RECEPCIÓN TIPOS DE TOLVA. FLUJO DE MASA FLUJO DE EMBUDO

TOLVA DE RECEPCIÓN PROBLEMAS CON TOLVA DE FLUJO DE EMBUDO.

TOLVA DE RECEPCIÓN DISEÑO DE FORMA Parte Vertical + Inclinada. Anillos en Transición. Anillos para evitar deformación excesiva. Cubierta para evitar contaminación. Utilizar Cortinas.

TOLVA DE RECEPCIÓN MEDIDAS PRINCIPALES

TOLVA DE RECEPCIÓN CÁLCULO DE PRESIONES EN TOLVAS. Presión Vertical. Estado Activo de Esfuerzos. Estado Pasivo de Esfuerzos. Utilización de Normas DIN. Presión Vertical. Presión Normal a las paredes. Esfuerzo Cortante

TOLVA DE RECEPCIÓN

TOLVA DE RECEPCIÓN Utilización del Programa SAP2000.

BANDAS TRANSPORTADORAS BT2 BT3 250000 50000 100000 APILADOR TRIPPER CAR CP PILA DE CARBÓN BANDA TRANSPORTADORA DE ALIMENTACIÓN AL PROCESO PROYECCIÓN DE CUBIERTA NAVE DE ALMACENAMIENTO 282000 +9000 TOLVA DE RECEPCIÓN SISTEMA DE PESAJE BT1 +0.00 EXTRACTOR BANDA BT1 BT2 BT3

BANDAS TRANSPORTADORAS Para el diseño de bandas transportadoras se utilizó Programa Computacional desarrollado como tesis de grado en la FIMCP.

BANDA TRANSPORTADORA BT2 DATOS DE ENTRADA: Propiedades del material. Longitud de Banda: 250 m. Capacidad: 150 TM/h Velocidad: 1.5 m/s Tipo de Rodillo: Terna a 35° Geometría: Tramo horizontal + inclinado con tensor de gravedad. Condiciones de Operación.

BANDA TRANSPORTADORA BT2 DATOS DE SALIDA: Ancho de Banda: 650 mm. Capacidad Máxima: 306 TM/h (49%). Potencia Requerida: 15 Hp Tensión del Contrapeso: 18000 N. Tipo de Cinta: EP250. Diámetro de tambores y árboles de transmisión. Rodillos de Carga y Retorno.

BANDA TRANSPORTADORA BT2

BANDAS TRANSPORTADORAS ESPECIFICACIONES DESCRIPCION TIPO ANCHO (mm) LONG. (m) POT. (Hp) VELOC. (m/S) BT1 Plano 1400 6 1.5 0.5 BT2 Terna 35° 650 250 15 BT3 382 20

SELECCIÓN DE EQUIPOS Se seleccionaron los siguientes equipos: Transportador de Derrame Colector de Polvo.

SISTEMA DE ALMACENAMIENTO BT2 BT3 250000 50000 100000 APILADOR TRIPPER CAR CP PILA DE CARBÓN BANDA TRANSPORTADORA DE ALIMENTACIÓN AL PROCESO PROYECCIÓN DE CUBIERTA NAVE DE ALMACENAMIENTO 282000 +9000 TOLVA DE RECEPCIÓN SISTEMA DE PESAJE BT1 +0.00 EXTRACTOR CARRO DE DESCARGA APILADOR ALMACENAMIENTO EXTRACCIÓN RECEPCIÓN

APILADOR DATOS PARA SELECCIÓN: Material: Carbón Bituminoso. Tamaño: 50 mm Altura de la pila: 10 m. Ancho de la pila: 28.6 m. Capacidad: 150 TM/h.

APILADOR

CARRO DE DESCARGA (TRIPPER CAR) DATOS PARA SELECCIÓN: Material: Carbón Bituminoso. Tamaño: 50 mm. Altura de descarga: 6.6 m. Capacidad: 150 TM/h.

CARRO DE DESCARGA (TRIPPER CAR)

NAVE PARA ALMACENAMIENTO Dimensiones (Pila de carbón y equipos). Estructura fabricada de cerchas, cubiertas con plancha metálica. Utilizar arcos estructurales. Apoyo pivotante.

DISEÑO CARGAS: Carga Muerta. Carga Viva. Carga de Sismo. Carga de Viento. CRITERIO: Diseño por Factores de Carga y Resistencia (LRFD), siguiendo normas AISC.

NAVE PARA ALMACENAMIENTO

SISTEMA DE EXTRACCIÓN EXTRACTOR RECEPCIÓN TOLVA DE ALIMENTACIÓN ALMACENAMIENTO EXTRACCIÓN EXTRACTOR TOLVA DE ALIMENTACIÓN

EXTRACTOR DATOS PARA SELECCIÓN: Material: Carbón Bituminoso. Tamaño: 50 mm Altura de la pila: 10 m. Ancho de la pila: 28.6 m. Capacidad: 100 TM/h.

EXTRACTOR

AUTOMATIZACIÓN Evitar acumulación de materia en zonas de transferencia. Bandas deben correr vacías antes de detenerse. Parada de emergencia general e individuales. Sensores magnéticos, de desalineación y cable de seguridad en bandas.

PROYECTO INTERDISCIPLINARIO En proyectos de este tipo el Ingeniero Mecánico debe trabajar en conjunto con Ing. Civil y Eléctrico. Hay que proporcionar información necesaria.

CONCLUSIONES Debido a la gran demanda de energía mundial, existe la necesidad de buscar una alternativa para la obtención de energía. Una de las opciones es la utilización del carbón mineral por su abundancia, estabilidad de precio y bajo costo.

CONCLUSIONES Una desventaja del carbón es la contaminación producida. Es por esto que una de las industrias más idóneas para la utilización de este combustible es la del cemento.

CONCLUSIONES Una de las consideraciones más importantes en cualquier tipo de proyecto es la seguridad, por esta razón que hay que poner especial atención en las recomendaciones y normas dadas.

CONCLUSIONES La utilización de programas computacionales optimizan el proceso de diseño, disminuyendo el tiempo empleado por el personal de proyectos y obteniendo resultados confiables.

CONCLUSIONES El tipo de apilador utilizado para este proyecto puede ser diseñado y fabricado localmente. El diseño del resto de equipos requiere ingeniería especializada; una alternativa para disminuir costos para este tipo de equipos es comprar los planos de construcción.

GRACIAS