implementacion del programa de lubricación productiva plp en la
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IMPLEMENTACION DEL PROGRAMA DE LUBRICACIÓN PRODUCTIVA PLP EN LA PLANTA DE COLANTA ARMENIA. Autor: Daniel Gallego Posada. Asesor Pedro Ramón Albarracín Aguillón. Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín. Facultad de Minas. 2009. 1 Tabla de contenido Lista de graficas. ................................................................................................. 5 Lista de tablas. .................................................................................................... 6 Lista de anexos. ................................................................................................ 10 1. RESUMEN. ................................................................................................... 11 2. AGRADECIMIENTOS. .................................................................................. 12 3. INTRODUCCION. ......................................................................................... 13 4. JUSTIFICACION. .......................................................................................... 14 5. OBJETIVOS. ................................................................................................. 15 5.1 OBJETIVO GENERAL. ............................................................................... 15 5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS. ...................................................................... 15 6. GENERALIDADES. ...................................................................................... 16 6.1 DECRETO 616 DE 2006............................................................................. 16 6.2 DECRETO NUMERO 3075 DE 1997. ......................................................... 18 7. METODOLOGIA. .......................................................................................... 19 7.1 LUBRICACIÓN CORRECTIVA. .................................................................. 19 7.2 LUBRICACIÓN PREVENTIVA. ................................................................... 19 7.3 LUBRICACIÓN PREDICTIVA. .................................................................... 19 2 7.4 LUBRICACIÓN PROACTIVA. ..................................................................... 20 7.5 SEÑALIZACIÓN DE PUNTOS DE LUBRICACIÓN Y LUGARES DE ALMACENAMIENTO. ....................................................................................... 20 8. TEORIA DE LUBRICACIÓN UTILIZADA. ..................................................... 21 8.1 CALCULO DE LA VISCOSIDAD DEL ACEITE. .......................................... 21 8.1.1 Engranajes cilíndricos y cónicos de dientes helicoidales. .................... 21 8.1.2 Engranajes de tornillo sinfín – corona. ................................................. 26 8.2 CALCULO DE LA TEMPERATURA DE OPERACIÓN DEL REDUCTOR. . 29 8.3 SELECCIÓN DE UN ACEITE SINTÉTICO. ................................................ 33 9. CALCULOS REALIZADOS. .......................................................................... 36 9.1 REDUCTOR AGITADOR TANQUE MEZCLA JUGOS. .............................. 36 9.2 REDUCTOR BOMBA DE RECIRCULACIÓN CREMA. .............................. 39 9.3 REDUCTOR BOMBA VITAMINA. ............................................................... 41 9.4 REDUCTOR BOMBA CREMA. ................................................................... 42 9.5 REDUCTOR LLENADORAS PREPAC. ...................................................... 44 9.6 REDUCTOR AGITADOR SILO 3. ............................................................... 46 9.7 REDUCTOR AGITADOR SILO 2. ............................................................... 49 9.8 REDUCTOR AGITADOR TANQUE MEZCLA JUGOS. .............................. 50 9.9 REDUCTOR AGITADOR SILO CREMA. .................................................... 51 10. COMPARATIVO DE LUBRICANTES. ........................................................ 53 11. RELACIÓN COSTO BENEFICIO PARA EL USO DE ACEITES SINTETICOS EN LOS REDUCTORES DE LA PLANTA. ................................. 54 12. COMPRESORES DE AIRE. ....................................................................... 54 3 13. ELABORACION DE FICHAS DE SEGURIDAD. ......................................... 55 14. CONCLUSIONES. ...................................................................................... 61 15. GLOSARIO. ................................................................................................ 62 16. BIBLIOGRAFIA. .......................................................................................... 63 4 Lista de graficas. Grafica 1. Cálculo del espesor especifico de la película lubricante................... 22 Grafica 2. Coeficiente de fricción. ..................................................................... 28 Grafica 3. Cálculo de la viscosidad en cSt a la temperatura media de operación del aceite para reductores con engranajes sinfín-corona, lubricados por salpique. ........................................................................................................... 29 Grafica 4. Coeficiente de transmisión de calor.................................................. 31 Grafica 5. Viscosidad de aceites minerales en el sistema AGMA. .................... 32 Grafica 6. Viscosidad de aceites sintéticos en el sistema ISO. ......................... 33 Grafica 7. Método de selección de un aceite sintético. .................................... 35 Grafica 8. Selección de la viscosidad del aceite sintético en los reductores agitadores del silo de crema. ............................................................................ 71 Grafica 9. Selección de la viscosidad del aceite sintetico del reductor agitador del silo 3. ........................................................................................................... 72 Grafica 10. Selección de la viscosidad del aceite sintetico para el reductor de la bomba de crema. .............................................................................................. 73 Grafica 11. Selección de la viscosidad del aceite sintetico para el reductor agitador del tanque de mezcla de jugos. .......................................................... 74 Grafica 12. Selección de la viscosidad del aceite sintetico para el reductor de la bomba de recirculación de crema. .................................................................... 75 Grafica 13. Selección de la viscosidad del aceite sintetico para el reductor agitador del silo 2. ............................................................................................. 76 Grafica 14. Seleccion de la viscosidad del aceite sintetico para el reductor del tanque de mezcla de jugos. .............................................................................. 77 Grafica 15. Selección de la viscosidad del aceite sintetico para el reductor de la bomba de vitamina............................................................................................ 78 5 Lista de tablas. Tabla 1. Interpretación del espesor mínimo de película lubricante calculado. .. 23 Tabla 2. Ecuaciones para calcular Wt, G y v. ................................................... 24 Tabla 3. Módulos de elasticidad y cizalladura para diferentes materiales. ....... 25 Tabla 4. Angulo de avance y de presión normal. .............................................. 27 Tabla 5. Eficiencia para diferentes tipos de rodamientos. ................................. 30 Tabla 6. Clasificación de la viscosidad en el sistema ISO. ............................... 36 Tabla 7. Características de los engranajes del reductor. .................................. 37 Tabla 8. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. ... 37 Tabla 9. Características del material del piñón con mayor relación d*n............ 37 Tabla 10. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. ................................................................................................................... 38 Tabla 11. Variables calculadas. ........................................................................ 38 Tabla 12. Características del reductor. ............................................................. 38 Tabla 13. Calculo del incremento de la temperatura......................................... 38 Tabla 14. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 38 Tabla 15. Características de los engranajes del reductor. ................................ 39 Tabla 16. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. . 39 Tabla 17. Características del material del piñón con mayor relación d*n.......... 39 Tabla 18. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. ................................................................................................................... 40 Tabla 19. Variables calculadas. ........................................................................ 40 Tabla 20. Caracteristicas del reductor. ............................................................. 40 Tabla 21. Calculo del incremento de la temperatura......................................... 40 Tabla 22. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 40 6 Tabla 23. Características del reductor. ............................................................. 41 Tabla 24. Cálculo de variables. ......................................................................... 41 Tabla 25. Características del reductor. ............................................................. 41 Tabla 26. Calculo del incremento de la temperatura......................................... 41 Tabla 27. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 42 Tabla 28. Características de los engranajes del reductor. ................................ 42 Tabla 29. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. . 42 Tabla 30. Características del material del piñón con mayor relación d*n.......... 42 Tabla 31. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. ................................................................................................................... 43 Tabla 32. Variables calculadas. ........................................................................ 43 Tabla 33. Características del reductor. ............................................................. 43 Tabla 34. Calculo del incremento de la temperatura......................................... 44 Tabla 35. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 44 Tabla 36. Características de los engranajes del reductor. ................................ 44 Tabla 37. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. . 44 Tabla 38. Características del material del piñón con mayor relación d*n.......... 44 Tabla 39. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. ................................................................................................................... 45 Tabla 40. Variables calculadas. ........................................................................ 45 Tabla 41. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 46 Tabla 42. Características de los engranajes del reductor. ................................ 46 Tabla 43. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. . 46 Tabla 44. Características del material del piñón con mayor relación d*n.......... 47 Tabla 45. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. ................................................................................................................... 47 7 Tabla 46. Variables calculadas. ........................................................................ 47 Tabla 47. Características del reductor. ............................................................. 48 Tabla 48. Calculo del incremento de la temperatura......................................... 48 Tabla 49. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 48 Tabla 50. Características del reductor. ............................................................. 49 Tabla 51. Cálculo de variables. ......................................................................... 49 Tabla 52. Características del reductor. ............................................................. 49 Tabla 53. Calculo del incremento de la temperatura......................................... 49 Tabla 54. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 50 Tabla 55. Características del reductor. ............................................................. 50 Tabla 56. Cálculo de variables. ......................................................................... 50 Tabla 57. Características del reductor. ............................................................. 51 Tabla 58. Calculo del incremento de la temperatura......................................... 51 Tabla 59. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 51 Tabla 60. Características de los engranajes del reductor. ................................ 51 Tabla 61. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. . 52 Tabla 62. Características del material del piñón con mayor relación d*n.......... 52 Tabla 63. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. ................................................................................................................... 52 Tabla 64. Variables calculadas. ........................................................................ 53 Tabla 65. Características del reductor. ............................................................. 53 Tabla 66. Calculo del incremento de la temperatura......................................... 53 Tabla 67. Cálculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 53 Tabla 68. Cálculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 64 Tabla 69. Cálculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 64 8 Tabla 70. Cálculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 64 Tabla 71. Cálculo del ahorro por uso de aceite sintético. ................................. 65 Tabla 72. Comparativo de lubricantes para reductores de engranajes. ............ 66 Tabla 73. Comparativo de lubricantes para reductores sinfín corona. .............. 66 Tabla 74. Relación costo benéfico por uso de aceites sintéticos marca Shell en reductores de engranajes. ................................................................................ 67 Tabla 75. Relación costo benéfico por uso de aceites sintéticos marca Shell en reductores sinfín corona. .................................................................................. 67 Tabla 76. Relación costo benéfico por uso de aceites sintéticos marca Summit en reductores de engranajes. ........................................................................... 68 Tabla 77. Relación costo benéfico por uso de aceites sintéticos marca Summit en reductores sinfín corona. ............................................................................. 68 Tabla 78. Relación costo beneficio en el compresor Quincy utilizando aceites sintético maraca Summit. .................................................................................. 69 Tabla 79. Relación costo beneficio en el compresor Quincy utilizando aceite sintético marca Shell. ........................................................................................ 69 Tabla 80. Relación costo beneficio en el compresor IHM utilizando aceite sintético marca Summit. .................................................................................... 70 Tabla 81. Relación costo beneficio en el compresor IHM utilizando aceite sintético marca Shell. ........................................................................................ 70 9 Lista de anexos. ANEXO 1. Ahorro en reductores de silos. ......................................................... 64 ANEXO 2. Comparativos de lubricantes. .......................................................... 66 ANEXO 3. Relación costo beneficio en reductores. .......................................... 67 ANEXO 4. Relación costo beneficio en compresores de aire. .......................... 69 ANEXO 5. Selección aceite sintético en reductor silo crema. ........................... 71 ANEXO 6. Selección aceite sintetico para el reductor silo 3. ............................ 72 ANEXO 7. Selección aceite sintetico para el reductor de la bomba de crema. . 73 ANEXO 8. Selección aceite sintetico para el reductor agitador del tanque de mezcla de jugos. ............................................................................................... 74 ANEXO 9. Selección aceite sintético para el reductor de la bomba de recirculación de crema. ..................................................................................... 75 ANEXO 10. Selección aceite sintético para el reductor del silo 2. .................... 76 ANEXO 11. Selección aceite sintético para el reductor del tanque mezcla de jugos. ................................................................................................................ 77 ANEXO 12. Selección aceite sintético reductor bomba vitamina. ..................... 78 10 1. RESUMEN. Con el interés de la Cooperativa de certificarse en HACCP y BPM esta se ha visto en la necesidad de realizar algunos cambios dentro de los cuales se encuentra el mejoramiento dentro del departamento de montajes y mantenimiento de las intervenciones técnicas que tengan que ver con la lubricación. La Cooperativa se ha visto en la necesidad de analizar cuales equipos que necesiten lubricación se consideran como puntos críticos de control a los cuales se les debe realizar el cambio por lubricantes tipo H1 (alimenticio), además de implementar programas de lubricación preventiva a través de tareas de control de la lubricación, lubricación predictiva implementando análisis de aceites en los equipos que lo ameriten y capacitar a sus operarios para lograr una lubricación con mejoramiento continuo o lubricación proactiva. 11 2. AGRADECIMIENTOS. Expreso mis agradecimientos a la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín y a todos los profesores vinculados a la carrera de Ingeniería Mecánica que estuvieron acompañándome durante todo mi proceso formativo como profesional en la Universidad. A mi familia, mi mama (Luz Amanda Posada), mi papa (Luis Carlos Gallego), mis hermanos (Juan Pablo Gallego y Santiago Gallego) y mi tía (Libia Posada Vera) quienes estuvieron apoyándome durante toda mi vida como estudiante. Al personal de mantenimiento de la Planta de Colanta Armenia quienes con su apoyo y colaboración hicieron posible que este trabajo se hiciera a cabalidad. 12 3. INTRODUCCION. La Cooperativa Colanta como ejemplo de liderazgo en cuanto a empresas de alimentos se refiere en el país, se debe colocar a la vanguardia en sistemas de lubricación efectivos, confiables y seguros, para garantizarles a sus clientes productos de excelente calidad como lo promueve su misión cooperativista. Es por ello que desde el departamento del Montajes y Mantenimiento en cabeza de su personal administrativo se pretende ligar todos y cada uno de los procesos de intervención técnica a los programas de incremento de la calidad en sus productos, una ciencia como la tribología no debe ser ajena a esta visión. Todas las plantas de la Cooperativa cuentan con los conocimientos y herramientas tanto humanas como técnicas para lograr llevar a cabo un buen programa de lubricación productiva, utilizando las herramientas de información disponibles como el SMIM “Software para el Manejo de la Información de Mantenimiento”. Bajo el anterior programa se pretenderá implementar todo el programa de lubricación correctiva, preventiva, predictiva y proactiva, rutas tribológicas, gestión ambiental y capacitación, sin abandonar la filosofía establecida por la administración desde hace varios años atrás. El objetivo de la Cooperativa es buscar certificaciones de calidad en Buenas Prácticas de Manufactura y HACCP (Análisis de peligros y puntos críticos de control), los cuales ofrecen retos de excelencia en nuestras intervenciones técnicas, esta visión pasa por toda la pirámide administrativa desde el gerente hasta nuestros lubricadores. Para tal fin se establecerán puntos críticos y se evaluaran los lubricantes para tales puntos, los cuales deberán cumplir con la normatividad para la industria de alimentos, luego se establecerán los mecanismos de cambio de lubricantes, se implementara un mantenimiento tribológico y se dará inicio al área tribológica en nuestras plantas. 13 4. JUSTIFICACION. En la Cooperativa Colanta se vienen realizando una seria de mejoras con el propósito de certificar sus plantas en BPM y HACCP, dentro de los cambios que la Cooperativa viene planteando se encuentra el de incluir dentro del departamento de Montajes y Mantenimiento el área de la tribología con el fin de cumplir con los decretos 3075 de 1997 y el decreto 60 del 2002 los cuales rigen los reglamentos del programa HACCP, además la inclusión de una ciencia como la tribología presentara beneficios importantes para la Cooperativa en la parte financiera ya que esta representara la disminución de equipos que fallen súbitamente y generen paradas inesperadas, disminución en consumo de energía y mano obra al utilizar lubricantes sintéticos además de cumplir con uno de los compromisos de la Cooperativa de proteger el medio ambiente al reducir el consumo de aceite y generar menos desechos de aceite usado. 14 5. OBJETIVOS. 5.1 OBJETIVO GENERAL. • Establecer las directrices normativas para realizar una correcta lubricación a los equipos rotativos de la Cooperativa, las cuales abarcan la selección, almacenamiento, señalización, uso y disposición de los lubricantes desde el punto de vista correctivo, preventivo, predictivo y proactivo, con el fin de garantizar la confiabilidad en todas las líneas de producción. 5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS. • Generar una base de datos de todos los equipos rotativos de la planta a los cuales se les realiza la actividad de lubricación. • Sugerir el tipo de lubricante H1 (alimenticio) para los equipos rotativos. • Optimizar los gastos de la planta en consumo de lubricantes, consumo de energía, mano de obra y desechos de aceites usados. • Aportar a la certificación de la Cooperativa en HACCP y BPM en lo que el artículo 12 del decreto 3075 menciona. • Motivar al personal de mantenimiento a aplicar la lubricación proactiva o mejoramiento continuo. 15 6. GENERALIDADES. 6.1 DECRETO 616 DE 2006. Por el cual se expide el Reglamento Técnico sobre los requisitos que debe cumplir la leche para el consumo humano que se obtenga, procese, envase, transporte, comercializa, expenda, importe y exporte en el país. EL PRESIDENTE DE LA REPUBLICA DE COLOMBIA. En ejercicio de sus atribuciones constitucionales y legales, en especial de las conferidas en el numeral 11 de articulo189 de la Constitución Política y en las Leyes 09 de 1979, 170 de 1994, y CONSIDERANDO: Que el artículo 78 de la Constitución Política de Colombia, dispone: “[…] Serán responsables, de acuerdo con la ley, quienes en la producción y e la comercialización de bienes y servicios, atenten contra la salud, la seguridad y el adecuado aprovisionamiento a consumidores y usuarios. […]” Que mediante la Ley 170 de 1994, Colombia aprueba el Acuerdo de la organización Mundial del Comercio, el cual contiene, entre otros, el “Acuerdo sobre Obstáculos Técnicos al Comercio” que reconoce la importancia de que los países miembros adopten medidas necesarias para la protección de los intereses esenciales en materia de seguridad de todos los productos, comprendidos los industriales y agropecuarios, dentro de las cuales se encuentran los reglamentos técnicos. Que de conformidad con lo establecido en el artículo 26 de la Decisión Andina 376 de 1995, los reglamentos técnicos se establecen para garantizar, entre otros, los siguientes objetivos legítimos: los imperativos de la seguridad nacional; la protección de la salud o seguridad humana, de la vida o la salud animal o vegetal, o del medio ambiente y la prevención de prácticas que puedan inducir a error a los consumidores. Que de acuerdo a lo señalado en el Decreto 3466 de 1982, los productores de bienes y servicios sujetos al cumplimiento de norma técnica oficial obligatoria o reglamento técnico, serán responsables por que las condiciones de calidad e idoneidad de los bienes y servicios que ofrezcan, correspondan a las previstas en la norma o reglamento. Que el artículo 7 de decreto 2269 de 1993, señala entre otros, que los productos o servicios sometidos al cumplimiento de una norma técnica colombiana obligatoria o u reglamento técnico, deben cumplir con estos independientemente que se produzcan en Colombia o se importen. 16 Que las directrices para la elaboración, adopción y aplicación de reglamentos técnicos en los Países Miembros de la Comunidad Andina y a nivel comunitario se encuentran contenidas en la Decisión 562 de la Comunidad Andina y el procedimiento administrativo para la elaboración, adopción y aplicación de reglamentos técnicos, medidas sanitarias y fitosanitarias en el ámbito agroalimentario, en el Decreto 4003 de 2004, todo lo cual fue tenido en cuenta en la elaboración del reglamento técnico que se establece con el presente decreto. Que según lo establecido en las normas sanitarias de alimentos en especial, el Decreto 3075 de 1997, dentro de los alimentos considerados de mayor riesgo en salud pública se encuentran la leche y sus derivados lácteos y por lo tanto, estos deben cumplir con los requisitos que se establezcan para garantizar la protección de la salud de los consumidores. Que el reglamento técnico que se establece con el presente decreto, fue notificado a la Organización Mundial del Comercio mediante el documento identificado con las signaturas G/TBT/N/COL/67 y G/SPS/N/COL/101 el 25 y 26 de julio de 2005 notificación que fue prorrogada hasta el 21 de noviembre de 2005 por solicitud de los Estados Unidos de América y sobre el cual no se presento ninguna observación por parte de la OMC y el G3. Que consecuentemente con lo anterior, es necesario definir los requisitos que debe cumplir la leche para el consumo humano que se obtenga, procese, envase, transporte, comercialice, expenda, importe o exporte en el país. Que en merito de lo expuesto, DECRETA. TITULO II CAPITULO III PROCEDENCIA, ENFRAMIENTO Y DESTINO DE LA LECHE. ARTICULO 12. – PLANTAS DE ENFRIAMIENTO O CENTROS DE ACOPIO DE LECHE. Las plantas de enfriamiento o centro de acopio deben cumplir con las condiciones establecidas en el Decreto 3075 de 1997 o las disposiciones que la modifiquen, adicionen o sustituyan. Inmediatamente después de llegar a la sala de recepción, la leche debe refrigerarse a una temperatura de 4°C +/- 2°C y transportarse a las plantas de procesamiento antes de 48 horas. 17 CAPITULO VI PLANTAS PARA PROCESAMIENTO DE LECHE. ARTICULO 26. – ALMACENAMIENTO DE LECHE CRUDA ENFRIADA. Los tanques destinados al almacenamiento de leche cruda enfriada deben: 6. Los reductores de los agitadores de los tanques de almacenamiento deberán utilizar lubricantes grado alimenticio. 6.2 DECRETO NUMERO 3075 DE 1997. Por el cual se reglamenta parcialmente la Ley 09 de 1979 y se dictan otras disposiciones. El presidente de la Republica de Colombia, en ejercicio de sus atribuciones constitucionales y legales y en especial las que le confiere el numeral 11 de artículo 189 de la Constitución Política y la Ley 09 de 1979, DECRETA: TITULO II CAPITULO II Equipos y utensilios. Articulo 12. Condiciones de instalación y funcionamiento. Los equipos y utensilios requerirán de las siguientes condiciones de instalación y funcionamiento: e) Los equipos utilizados en la fabricación de alimentos podrán ser lubricados con sustancias permitidas y empleadas racionalmente, de tal forma que se evite la contaminación del alimento. 18 7. METODOLOGIA. Para el desarrollo del Programa de Lubricación Productiva se seguirán las normas e instrucciones que la Cooperativa planteo a través del estudio de sus ingenieros en el documento de procedimiento de implementación del PLP. Los pasos a seguir son los siguientes: 7.1 LUBRICACIÓN CORRECTIVA. Consiste en asignar correctamente los lubricantes por mecanismos, adoptando el precepto de utilizar la menor cantidad posible. Por medio de las cartas de lubricación, identificar clara y concisamente los lubricantes a utilizar en cada mecanismo en conjunto con las variables de selección más importantes, cumpliendo con los estándares internacionales e internos. Los supervisores encargados del área tribológica deberán de consignar la información necesaria en el programa “CARLUB” para establecer correctamente el lubricante afín logrando con ello la recolección de variables necesarias para la selección del mismo o con las características similares fisicoquímicas para su cambio. Integrar el conocimiento adquirido por nuestros operarios, lubricadores y supervisores en las fichas de operación con el fin de brindar el conocimiento preciso y de manera amable a cada operario de máquina de la manera de lubricar correctamente los mecanismos, aprovechando al máximo el conocimiento de nuestros distribuidores, para alcanzar la mayor eficiencia y eficacia en la lubricación industrial. 7.2 LUBRICACIÓN PREVENTIVA. Consiste en establecer tareas y frecuencias de lubricación acertadas por medio del SMIM “Software para el Manejo de la Información de Mantenimiento”, utilizando rutas tribológicas limpias bajo el precepto HACCP y BPM. El supervisor encargado del área tribológica procede a elaborar las actividades de lubricación, tareas y planes de trabajo las cuales posteriormente se adicionarán al Plan de Mantenimiento. 7.3 LUBRICACIÓN PREDICTIVA. Es aquella lubricación basada en el conocimiento del estado de un elemento rotativo por medición continúa de algún parámetro significativo como nivel de vibraciones, estado del aceite, entre otras. Esta lubricación se establecerá como actividades, tareas y planes de trabajo preventivos para ciertos equipos que según su criticidad así lo ameriten. 19 7.4 LUBRICACIÓN PROACTIVA. Tiene como objetivo corregir el origen de una falla real ó potencial y alcanzar la vida útil de los mecanismos de los equipos rotativos con base en los análisis de los parámetros de funcionamiento y características propias del aceite o grasa lubricante. Esta lubricación se entiende como el mejoramiento continuo de nuestro programa de lubricación. 7.5 SEÑALIZACIÓN DE PUNTOS DE LUBRICACIÓN Y LUGARES DE ALMACENAMIENTO. Consiste en implementar la señalización visual de puntos, zonas de almacenamiento y equipos de lubricación en todas las plantas de la Cooperativa, para la aplicación de este numeral remitirse al instructivo "Señalización de Puntos de Lubricación y Lugares de Almacenamiento". 20 8. TEORIA DE LUBRICACIÓN UTILIZADA. 8.1 CALCULO DE LA VISCOSIDAD DEL ACEITE. 8.1.1 Engranajes cilíndricos y cónicos de dientes helicoidales. Para calcular la viscosidad del aceite requerido para un reductor de velocidad, existen diversidad de soluciones propuestas por investigadores, como Downson e Higginson, Townsen y Fowles, entre otros. Este último propone la solución más sencilla y exacta de aplicar en la práctica basada en la teoría elastohidrodinamica (EHL). Su desarrollo consiste en determinar un para metro L llamado parámetro del lubricante y con este y la temperatura de funcionamiento hallar el grado ISO del aceite. Este método es válido para todo tipo de engranajes, excepto sinfín-corono e hipoidales. La viscosidad del aceite en un reductor de velocidad con un más de un par de engranajes se calcula con el par que transmite el mayor torque (mayor fuerza tangencial), o sea, donde el producto dpnp sea menor. El parámetro L se calcula de: L= ho1,35WT0,148 Gn p Donde: ho: Espesor mínimo de la película lubricante, µm (µ pulg). Se calcula de: h0 = λσ , µm (x 10-6 m), µ pulg (x 10-6 pulg) Donde: λ : Espesor especifico de la película lubricante, adimensional. Es un factor de seguridad para prevenir el contacto metálico entre las rugosidades de los dientes cuando por algún motivo el aceite pierde su viscosidad. Se calculó del siguiente grafico, conociendo la velocidad lineal (v) en m/s (pulg/s) en el círculo primitivo del par de engranajes (si el reductor tiene más de uno), donde el producto de la velocidad angular por el radio de paso sea menor. Al determinar el valor de λ , se puede presentar el caso de que sea menor que 1. Este valor puede dar lugar a que se presente el pitting o desgaste de los dientes, aunque en la práctica se han presentado casos donde los piñones han funcionado sin problema alguno (lubricación EHL). Sin embargo, como medida preventiva y que ofrece un buen margen de seguridad, cuando se calcule por el grafico y el resultado sea menor que 1, se toma 1,5 y se selecciona adicionalmente un aceite del tipo Compound o EP (según el caso). 21 Grafica 1. Cálculo del espesor especifico de la película lubricante. σ : Promedio geométrico de las rugosidades, µm (µ pulg). Este parámetro ( σ ) tiene una influencia directa en el espesor de la película lubricante necesaria para una apropiada lubricación. Si las superficies son muy rugosas, se requiere un espesor de película lubricante mayor para obtener una completa separación, lo que hace necesario el empleo de aceites más viscosos. Por el contrario, si las superficies tienen buen acabado superficial, el espesor de la película lubricante es menor y se utilizan aceites de baja viscosidad. El σ promedio se calcula de: σ = (σ 12 + σ 22 )1 / 2 µm (x 10-6 m), µ pulg (x10-6 pulg) El máximo permisible de σ es 6,32 µm (250 µ pulg). En la práctica es bastante difícil medirlo; por lo tanto, se pueden aproximar los siguientes valores en forma muy aproximada. Para dientes fresados: Valor inicial: 0,81 µm (32 µ pulg) Valor después de cierto tiempo de trabajo, operando los engranajes bajo condiciones normales: 0,408 µm (16 µ pulg) 22 Cuando un par de engranajes usado se cambia por uno nuevo, la rugosidad de la superficie de los dientes de este último debe ser igual a la especificada por el fabricante cuando el reductor se adquirió porque, si es mayor, el factor de seguridad λ disminuye y se puede presentar el contacto metal-metal entre los dientes. Los “montes y valles” de las rugosidades se pueden medir con gran precisión mediante un instrumento llamado perfilómetro. Los valores mínimos permisibles para el espesor de la película lubricante se especifican en la siguiente tabla. Interpretación del espesor mínimo de película lubricante (ho) calculado ho Comentarios µm µ pulg Satisfactorio para engranajes grandes 1,26 50 abiertos. Marginal para engranajes grandes 0,88-1,26 35-50 abiertos. Adecuado para engranajes encerrados. Satisfactorio para engranajes 0,50-0,88 20-35 encerrados lubricados por presión. No es satisfactorio, a no ser que el 0,25-0,50 10-20 acabado de las superficies sea de alta calidad. 0,25 10 No es permisible. Tabla 1. Interpretación del espesor mínimo de película lubricante calculado. WT: Carga total transmitida por unidad de longitud del diente, N/m (lbf/pulg). G: Parámetro geométrico. Tiene en cuenta la geometría de los engranajes y las propiedades elásticas de los materiales, adimensional. np: Velocidad del piñón en el par de engranajes en consideración, rpm. 23 Tipos de engranajes Cilíndricos, de dientes externos, rectos y helicoidales. Cilíndricos, de dientes internos rectos y helicoidales. Cónicos de dientes rectos y helicoidales con dientes a 90°. Ecuaciones para calcular WT, G y v. G WT Adimensional N/m (lbf/pulg) 3,4 x10 −4 (rhsenφ n )1,5 E D (r + 1) 2 0 ,148 3,4 x10 −4 (rhSenφ n )1,5 E D (r − 1) 2 0 ,148 3,4 x10 −4 ( Rm Senφ n )1,5 E D (1 + r 2 ) 0, 25 Te (r + 1) rhbCosφ n Cos 2ψ Tr (r − 1) rhbCosφ n Cos 2ψ 0 ,148 Te Rm bCosφ n Cos ψ m 2 v m/s (pulg/s) 2πrhne 60(r + 1) 2πrhnr 60(r − 1) 2πRm ne 60 Tabla 2. Ecuaciones para calcular Wt, G y v. Donde: r: Relación de reducción, np/ne Dpe/Dpp, adimensional. h: Distancia entre centros de ejes, m (pulg). b: Longitud del diente, m (pulg). Rm: Radio de paso medio del engranaje, m (pulg). ne: Velocidad del engranaje (mayor diámetro), rpm. nr: Velocidad de la rueda o anillo, rpm. ED: Modulo equivalente de elasticidad de Young de los materiales. Te: Torque del engranaje. Tr: Torque de la rueda o anillo. Øn: Angulo de presión normal, 20°, indica la dirección normal en que actúe la fuerza Ft que transmite potencia. Ѱ: Angulo de hélice, lo especifica el fabricante o se puede calcular. Para engranes cilíndricos de dientes rectos, ѱ = 0. Ѱm: Angulo de la espiral (lo especifica el fabricante) para engranajes cónicos de dientes rectos ѱm = 0. El modulo equivalente de elasticidad de Young de los materiales se calcula de: (1 − µ1 2 ) (1 − µ 2 2 ) E D = 2 + E2 E1 −1 Nm −2 (lbf / pu lg 2 ) Donde: µ1, µ2: Relación de Poisson de los materiales para compresión. Se calcula de: 24 µ= E −1 2G ' Donde: E: Modulo de elasticidad de Young de los materiales, Nm-2 (lbf/pulg2). G’: Modulo de elasticidad a la cizalladura (o angular), Nm-2 (lbf/pulg2). E y G’: Se determinan de la siguiente tabla de acuerdo con el material de los engranajes. Modulo de elasticidad (E) y de cizalladura (G’) para diferentes materiales. E G’ Tipo de material 11 -2 6 2 11 -2 x10 Nm x10 lbf/pulg x10 Nm x106 lbf/pulg2 Aceros aleados y no 2,07 30 0,79 11,5 aleados. Bronce fosforoso. 1,24 18 0,41 6,0 Aleación de níquel. 1,79-2,07 26-30 0,79 11,5 Aleación de cobre. 1,03-1,24 15-18 0,44 6,49 Aleación de aluminio. 0,69-0,75 10-11 0,26 3,80 Aleación de magnesio. 0,44 6,50 0,16 2,40 Hierro fundido (depende de la cantidad de 1,03-1,51 15-22 0,41 6,0 grafito). Hierro maleable (depende de la cantidad 1,79-1,86 26-27 0,41 6,0 de grafito). Tabla 3. Módulos de elasticidad y cizalladura para diferentes materiales. El torque del engranaje se calcula de: Te = KP , Nm (lbf ∗ pu lg) ne Donde: K: Constante, 9550 para Nm y 63000 para lbf * pulg. P: Potencia transmitida, Kw (HP). ne: Velocidad del engranaje del par de engranajes en consideración, rpm. El torque de la rueda o anillo se calcula de la ecuación anterior teniendo en cuenta que nr es la velocidad de la rueda o anillo en rpm. El ángulo de hélice ѱ se puede calcular de: ψ = Cos −1 (a / b) 25 Donde: a: Ancho del engranaje, m (pulg). b: Longitud del diente, m (pulg). Conociendo los parámetros ho, WT, G y ne se halla el parámetro L del lubricante, el cual permite, junto con la temperatura de funcionamiento del reductor, calcular la viscosidad requerida. Este método de cálculo se puede utilizar para incrementadores de velocidad (r<1), teniendo en cuenta que np para el torque es la velocidad (rpm) del piñón y ne para L es la del engranaje del par de engranajes en consideración. 8.1.2 Engranajes de tornillo sinfín – corona. La fuerza impulsora Ft que actúa sobre la corona se calcula de: Ft = KP , kgf (lbf ) πd t nt Donde: K: Constante, 4500 para kgf y 33000 para lbf. P: Potencia transmitida CV (HP). dt: Diámetro de paso del tornillo sinfín, m (pies). nt: Velocidad del tornillo sinfín, rpm. La carga total W sobre el diente se calcula de: W= Ft , kgf (lbf ) Cosφ n Senλ' Donde: λ’: Angulo de avance. Se puede calcular de la siguiente ecuación. λ' = tg −1 ( L / πd t ) Donde: L: Avance, pulg. Se calcula de: L = PZ N t , pu lg Donde: PZ: Paso axial del tornillo. 26 Nt: Numero de dientes o de entradas del tornillo. PZ = Pt , para ángulos de 90°. Pt: Paso circular transversal de la corona. Se calcula de: π Pt = P P: Paso diametral transversal. Se calcula de: P= Nc dc Donde: Nc: Numero de dientes de la corona. dc: Diámetro de la paso de la corona, pulg. Conociendo el ángulo de avance λ’, se determina de la siguiente tabla el ángulo de presión normal Øn. Angulo de avance λ’ y de presión normal Øn. Angulo de avance λ’ Angulo de presión normal Øn. 0-15 141/2 15-30 20 30-35 25 35-40 25 40-45 30 Tabla 4. Angulo de avance y de presión normal. La velocidad lineal en el círculo de paso de la corona se calcula de: vc = πd c nc , m / min ( pies / min). La velocidad lineal en el círculo de paso del tornillo se calcula de: vt = πd t nt , m / min ( pies / min). Donde: vc=vt El movimiento de un par de engranajes de tornillo sinfín-corona es netamente por deslizamiento, lo cual implica una elevada fricción. La eficiencia (e) se puede calcular de: Cosφ n − ftgλ' e= Cosφ n + f cot λ' 27 Donde: f: Coeficiente de fricción o de deslizamiento. Depende de la velocidad relativa de deslizamiento, vs, la cual se calcula de la siguiente ecuación: vs = vt , m / min ( pies / min) Cosλ' Con vs y el material de la corona y del tornillo; se calcula del grafico. Grafica 2. Coeficiente de fricción. Curva A: Para tornillo sinfín y corona de hierro colado. Curva B: Para corona de bronce fosforado. Para calcular la viscosidad del aceite en reductores con engranajes de tonillo sinfín corona, se utiliza el método de presión cinemática, que involucra un parámetro Rpc conocido con el mismo nombre, el cual se determina de la siguiente ecuación: Rpc = 9,8T , kgf ∗ min/ m 2 3 h nc Donde: T: Torque o par de giro en el eje de salida del reductor, Ftrc, kgf*m, donde Ft se calcula con la potencia en el eje sobre el cual va montada la corona. h: Distancia entre centros, m. nc: Velocidad de giro de la corona. Con el valor de Rpc conocido, se halla la viscosidad requerida, del grafico, a la temperatura de funcionamiento del reductor. 28 Grafica 3. Cálculo de la viscosidad en cSt a la temperatura media de operación del aceite para reductores con engranajes sinfín-corona, lubricados por salpique. 8.2 CALCULO DE LA TEMPERATURA DE OPERACIÓN DEL REDUCTOR. Esta temperatura involucra los siguientes parámetros: T f = Tamb + ∆T , °C (° F ) 2 La temperatura ambiente depende del lugar donde funciona el reductor. El incremento de temperatura (∆T) por perdida de eficiencia o por fricción fluida en reductores con engranajes cilíndricos de dientes rectos, helicoidales, doblehelicoidales, cónicos y cónicos helicoidales se considera aproximadamente de 28°C para lubricación por salpique y de 17°C para l ubricación por circulación. En el caso de engranajes hipoidales y de tornillo sinfín-corona, es de 50°C para salpique y de 38°C para circulación. Cuando se tien e un reductor ya construido y se requiere hallar el ∆T probable, estando en operación, se puede calcular si reconoce la potencia transmitida, la eficiencia total, y el área real de disipación de calor. La cantidad de calor generado, C, por pérdidas de potencia en la transmisión es: C = 450000 P(1 − et ), kgf ∗ cm / min C = 33000 P(1 − et ), lbf ∗ pie / min 29 Donde: P: Potencia, CV (HP). et: Eficiencia total de la transmisión. Al calcularla, es necesario tener en cuenta el numero de pares de engranajes, y el de rodamientos (e1xe2xe3x…en). La eficiencia para engranajes cilíndricos y cónicos de dientes rectos helicoidales se considera del 99% y para rodamientos se selecciona de la siguiente tabla. Eficiencia (e) diferentes tipos de rodamientos Tipo de rodamiento e Rígido de bolas, de una hilera 0,9985 De bolas, con contacto angular 0,9968 De bolas, a rotula. 0,9990 Axial de bolas 0,9987 De rodillos cilíndricos. 0,9989 De rodillos cónicos, esféricos y de 0,9982 rodillos a rotula. De agujas. 0,9955 Tabla 5. Eficiencia para diferentes tipos de rodamientos. La cantidad de calor generado la debe evacuar el aceite a través de la carcasa y/o de cualquier otro medio. Si es solo la carcasa del reductor, se determina de: C = ht Ar ∆T / 2 , kgf ∗ cm / min Donde: ht: Transmitancia o coeficiente de transmisión de calor, kgf*cm/min2*°C. Se halla del grafico 4, conociendo el área del reductor en m2. Ar: Área real del reductor para transmisión del calor, cm2. Se incluye las aletas disipadoras de calor (si las tiene). No se considera la base de la carcasa del reductor si este está muy próximo al piso. ∆T/2: Incremento medio en la temperatura del aceite por encima de la temperatura ambiente, °C. Se calcula de: ∆T / 2 = 450000 P(1 − et ) , °C. ht Ar 30 Con el valor conocido del parámetro L del lubricante y la temperatura media de funcionamiento del aceite en el reductor Tf, se halla en el grafico 5. La viscosidad requerida, en el sistema AGMA. Grafica 4. Coeficiente de transmisión de calor. 31 Grafica 5. Viscosidad de aceites minerales en el sistema AGMA. 32 Grafica 6. Viscosidad de aceites sintéticos en el sistema ISO. 8.3 SELECCIÓN DE UN ACEITE SINTÉTICO. Para realizar la selección de un aceite sintético se sigue el siguiente procedimiento: Se selecciona un aceite sintético, de la misma marca (hasta donde sea posible), que la del aceite mineral, que se ha venido utilizando, para el mismo tipo de servicio y del mismo grado ISO, por ejemplo, si el aceite es de grado ISO 320EP, se selecciona un aceite sintético de grado ISO 320EP. Con la selección de un aceite sintético de la misma marca que la del aceite mineral, se busca garantizar la asistencia técnica para su implementación por parte del 33 fabricante y que se pueda tener acceso también a los análisis de laboratorio sin costo alguno para la empresa. Se corrige el grado ISO del aceite sintético seleccionado mediante el siguiente procedimiento: • En el grafico del anexo 3 se localizan los puntos correspondientes a la viscosidad del aceite mineral utilizado, en cSt a 40 °C y a 100°C. Estos valores se hallan en el catalogo del fabricante del aceite mineral. • En las escala horizontal inferior del grafico, se localiza el rango de la temperatura de operación de trabajo del aceite mineral en los mecanismos lubricados, (se tienen en cuenta las temperaturas más baja y alta medidas en el cárter del equipo rotativo, considerando que en los puntos de fricción son aproximadamente 20°C mas), y a sea en °C o en °F. • Para el valor de las temperaturas de trabajo más baja y más alta se traza una línea vertical hasta que corte la curva del aceite mineral, por los puntos de intersección se trazan dos líneas horizontales hasta la escala vertical de la izquierda y se leen allí los valores de la viscosidad en cSt de trabajo máxima y mínima con el aceite mineral. Estos valores de la viscosidad en cSt delimitan el rango de trabajo de la viscosidad del aceite mineral para los valores del rango de la temperatura de operación. • En el catalogo del fabricante del aceite sintético, del mismo grado ISO que el del aceite mineral, se busca la viscosidad en cSt a 40°C y a 100°C y se localizan estos puntos en el grafico. Po r los puntos hallados se traza la “curva” del aceite sintético, el cual se va a tomar como “aceite sintético de referencia”. • Los puntos del mineral y del sintético en cSt a 40°C coinciden cuando se localicen en el grafico. • Se consulta en el catalogo del fabricante del aceite sintético, cual es el delta de la disminución de la temperatura de trabajo por menor fricción en los mecanismo lubricados del equipo rotativo, al utilizar este aceite sintético. En caso de que no sea factible conocer este dato, se asume una disminución de 8°C (normalmente estos valor flu ctúan entre 6°C y 10°C), que es el estándar para los diferentes tipos de aceites sintéticos. • Las nuevas temperaturas de trabajo mínima y máxima con el aceite sintético son iguales a las del aceite mineral menos 8°C. • Se localiza el rango de la nueva temperatura de trabajo con el aceite sintético en la parte inferior del grafico, y se traza una línea vertical hasta 34 que corte la curva del aceite sintético. Se analiza si los puntos de intersección (se van a denominar A y B) hallados están dentro del rango de la viscosidad hallada con el aceite mineral y a las temperaturas de operación mínima y máxima con este aceite. • Si alguno de los puntos de intersección A o B, quedan fuera de la viscosidad e trabajo con el aceite mineral, se deben trasladar verticalmente, la misma proporción, por la temperatura de operación correspondiente a dicho punto hasta que los dos queden dentro del rango de la viscosidad de trabajo. • Por los puntos A’ y B’ trasladados y ubicados dentro del rango de la viscosidad de trabajo, se traza una “curva” paralela a la del aceite tomado referencia, y se ubica sobre esta curva la viscosidad en cSt/40°C. • Se estandariza la viscosidad del aceite en cSt/40°C de la tabla 6 y se halla el grado ISO correspondiente. • El aceite sintético hallado tiene el mismo índice de viscosidad que el del aceite sintético que se tomo como referencia. En la siguiente figura de muestra un ejemplo de este procedimiento. Grafica 7. Método de selección de un aceite sintético. 35 GRADO ISO cSt / 40°C Min. Max. 2 1,98 2,42 3 2,88 3,52 5 4,14 5,06 7 6,12 7,48 10 9 11 15 13,5 16,5 22 19,8 24,2 32 28,8 35,2 46 41,4 50,6 68 61,2 74,8 100 90 110 150 135 165 220 198 242 320 288 352 460 414 506 680 612 748 1000 900 1100 1500 1350 1650 Tabla 6. Clasificación de la viscosidad en el sistema ISO. 9. CALCULOS REALIZADOS. Los equipos a los cuales fue necesario realizarles cálculo del grado ISO del aceite que deberían utilizar fueron básicamente reductores que se encontraban dentro del proceso de producción, muchos de ellos hacían parte del mecanismo de agitación de los silos donde se almacena la leche cruda, leche pasterizada, crema de leche cruda y jugos además de encontrarse en bombas positivas que se encargan de hacer recircular la crema de leche cruda a través de un enfriador de placas. La razón por la cual fue necesario realizar los cálculos a estos equipos fue que en la planta no se encontraban catálogos donde se referenciaran los aceites lubricantes que estos debían utilizar. 9.1 REDUCTOR AGITADOR TANQUE MEZCLA JUGOS. Cálculo de la viscosidad. Engranaje 1 Engranaje 2 Engranaje 3 D paso 0,010873867 0,61303846 0,0189 RPM 1645 329,52 329,52 d*n 17,8875104 202,008434 6,22792802 36 D ext 0,0126 0,6325 0,0216 Mn 0,00086307 0,00973077 0,00135 # dientes 12 63 14 Engranaje 4 0,79159402 48,55 38,4318898 0,8035 0,00595299 Tabla 7. Características de los engranajes del reductor. MATERIAL 1 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 99 2,07E+11 7,9E+10 0,31012658 Tabla 8. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. MATERIAL 2 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 2,07E+11 7,9E+10 0,31012658 Tabla 9. Características del material del piñón con mayor relación d*n. REDUCTOR TQ MEZCLA JUGOS Relación de transmisión 35,63 Torque nominal Nm 150 Velocidad de entrada rpm 1730 Velocidad de salida rpm 48,55 Potencia de entrada Kw 0,352 Potencia de salida Kw 0,34 Distancia entre centro m 0,40524701 Longitud del diente 0,0147 Radio de paso medio del engranaje 0,039338 Velocidad del engranaje 48,55 Velocidad del piñón 329,52 Modulo de elasticidad 2,2903+11 Torque del engranaje 66,87950566 Torque del piñón Angulo de presión normal 20 Angulo de hélice 17,74 Angulo de la espiral 37 Ancho del diente Relación r (Dpe/Dpp o np/ne) Velocidad Lineal Espesor especifico de película Promedio de las rugosidades Espesor mínimo de película ho Rugosidad de las piezas 0,0128 41,88328147 2,012293749 1,5 0,576999133 0,8654987 0,408 Tabla 10. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. G 3,01305E-05 Wt 13484,48201 L 338,5615069 Tabla 11. Variables calculadas. Cálculo de la temperatura de operación. REDUCTOR AGITADOR TQ MEZCLA JUGOS. Potencia 0,47 Eficiencia 0,9727 Área 698,6 Transmitancia 1,9 Tabla 12. Características del reductor. Cantidad de calor generado C 5773,95 Incremento medio en la temperatura 4,350015821 Tabla 13. Calculo del incremento de la temperatura. Cálculo del ahorro en el reductor por uso de aceite sintético. REDUCTOR TANQUE MEZCLA JUGOS. Consumo energético por fricción. 0,010 Ahorro del 11% del consumo 0,0011 energético. Ahorro económico anual. 415,53 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 39655,53 Tabla 14. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. 38 9.2 REDUCTOR BOMBA DE RECIRCULACIÓN CREMA. Cálculo de la viscosidad. Engranaje 1 Engranaje 2 Engranaje 3 Engranaje 4 D paso RPM d*n D ext Mn # dientes 0,02597146 1400 36,3600377 0,028 0,00101427 25 0,0639375 564,5 36,0927188 0,066 0,00103125 62 0,01777778 564,5 10,0355557 0,02 0,00111111 16 0,08234196 114,28 9,41003902 0,084 0,00082902 99 Tabla 15. Características de los engranajes del reductor. MATERIAL 1 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 2,07E+11 79000000000 0,310126582 Tabla 16. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. MATERIAL 2 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 2,07E+11 7,9E+10 0,31012658 Tabla 17. Características del material del piñón con mayor relación d*n. REDUCTOR BOMBA RECIRCULACIÓN CREMA Relación de transmisión 12,25 Torque nominal Nm 150 Velocidad de entrada rpm 1400 Velocidad de salida rpm 114,28 Potencia de entrada Kw 0,792 Potencia de salida Kw 0,77 Distancia entre centro m 0,050059868 Longitud del diente 0,019 Radio de paso medio del engranaje 0,04115 Velocidad del engranaje 114,28 Velocidad del piñón 564,5 Modulo de elasticidad 2,29028E+11 Torque del engranaje 64,34634232 Torque del piñón Angulo de presión normal 20 Angulo de hélice 12,49 Angulo de la espiral 39 Ancho del diente 0,0268 Relación r (Dpe/Dpp o np/ne) 4,63173511 Velocidad Lineal 0.2387 Espesor especifico de película 1,5 Promedio de las rugosidades 0,576999133 Espesor mínimo de película ho 0,8654987 Rugosidad de las piezas 0,408 Velocidad Lineal 0,2387 Tabla 18. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. G Wt L 2,3865E-05 87537,3469 329,09409 Tabla 19. Variables calculadas. Calculo de la temperatura de operación. REDUCTOR BOMBA RECIRCULACIÓN CREMA. Potencia 0,77 Eficiencia 0,9727 Área 698,6 Transmitancia 1,9 Tabla 20. Caracteristicas del reductor. Cantidad de calor generado C 9459,45 Incremento medio en la temperatura 7,126621664 Tabla 21. Calculo del incremento de la temperatura. Calculo del ahorro en el reductor por uso de aceite sintético. REDUCTOR BOMBA DE RECIRCULACIÓN CREMA. Consumo energético por fricción. 0,02 Ahorro del 11% en consumo 0,017 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 1642,59 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 40882,59 Tabla 22. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. 40 9.3 REDUCTOR BOMBA VITAMINA. Cálculo de la viscosidad. REDUCTOR BOMBA VITAMINA Relación de transmisión 0,03333333 Torque nominal Nm Velocidad de entrada rpm 1400 Velocidad de salida rpm 46,6666667 Potencia de entrada HP 0,3 Potencia de salida HP 0,27 Constante K 4500 Diámetro de paso del tornillo sin fin (m) 0,0196 Numero de dientes del tornillo 5 Paso circular transversal de la corona 0,0065 Paso axial del tornillo (m) 0,006 Paso diametral transversal 484,848485 Distancia entre centros (m) 0,0407 Diámetro de paso de la corona 0,0619 Angulo de avance 27,7509 Avance L 0,0324 Numero de dientes de la corona. 30 Diámetro exterior corona (m) 0,066 Diámetro exterior tornillo sin fin (m) 0,024 Modulo de la corona 0,0020625 Tabla 23. Características del reductor. Fuerza impulsora Ft (Kgf) Rpc 14,09 1354,45 Tabla 24. Cálculo de variables. Cálculo de la temperatura de operación. REDUCTOR BOMBA VITAMINA. Potencia 0,3 Eficiencia 0,9727 Área 698,6 Transmitancia 1,9 Tabla 25. Características del reductor. Cantidad de calor generado C 9976,5 Incremento medio en la temperatura 8,304006632 Tabla 26. Calculo del incremento de la temperatura. 41 Cálculo del ahorro en el reductor por uso de aceite sintético. REDUCTOR BOMBA VITAMINA. Consumo energético por fricción. 0,017 Ahorro del 11% en consumo 0,002 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 2519,82 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 41759,82 Tabla 27. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. 9.4 REDUCTOR BOMBA CREMA. Cálculo de la viscosidad. Engranaje 1 Engranaje 2 Engranaje 3 Engranaje 4 D paso RPM d*n D ext Mn # dientes 0,02132308 1730 36,8889231 0,0231 0,00088846 24 0,06768485 540,62 36,5917828 0,0698 0,00105758 64 0,0176 540,62 9,51491216 0,0208 0,0016 11 0,07556048 123,89 9,36118798 0,0787 0,00156976 48 Tabla 28. Características de los engranajes del reductor. MATERIAL 1 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 2,07E+11 7,9E+10 0,31012658 Tabla 29. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. MATERIAL 2 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 2,07E+11 7,9E+10 0,31012658 Tabla 30. Características del material del piñón con mayor relación d*n. 42 REDUCTOR BOMBA CREMA Relación de transmisión 13,96 Torque nominal Nm Velocidad de entrada rpm 1730 Velocidad de salida rpm 123,89 Potencia de entrada Kw 0,198 Potencia de salida Kw 0,192 Distancia entre centro m 0,046580241 Longitud del diente 0,01245 Radio de paso medio del engranaje 0,03776 Velocidad del engranaje 123,89 Velocidad del piñón 540,62 Modulo de elasticidad 2,29028E+11 Torque del engranaje 14,80022601 Torque del piñón Angulo de presión normal 20 Angulo de hélice 0 Angulo de la espiral Ancho del diente 0,0268 Relación r (Dpe/Dpp o np/ne) 4,29320907 Velocidad Lineal 0.2387 Espesor especifico de película 1,5 Promedio de las rugosidades 0,576999133 Espesor mínimo de película ho 0,8654987 Rugosidad de las piezas 0,408 Tabla 31. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. G 2,33006E-05 Wt 33484,86797 L 305,3009808 Tabla 32. Variables calculadas. Cálculo de la temperatura de operación. REDUCTOR BOMBA CREMA. Potencia 0,265 Eficiencia 0,9727 Área 685,216 Transmitancia 1,9 Tabla 33. Características del reductor. 43 Cantidad de calor generado C 3255,525 Incremento medio en la temperatura 2,500575308 Tabla 34. Calculo del incremento de la temperatura. Cálculo del ahorro en el reductor por uso de aceite sintético. REDUCTOR BOMBA CREMA. Consumo energético por fricción. 0,005 Ahorro del 11% en consumo 0,0006 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 2187,93 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 41427,93 Tabla 35. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. 9.5 REDUCTOR LLENADORAS PREPAC. Cálculo de la viscosidad. Engranaje 1 Engranaje 2 Engranaje 3 Engranaje 4 D paso RPM d*n D ext Mn # dientes 0,0165583 1800 29,80494009 0,01965 0,00154585 10 0,115223529 216,86 24,98737459 0,118 0,001388235 83 0,016474286 216,86 3,572613656 0,01922 0,001372857 12 0,124370107 43,37 5,393931533 0,1285 0,002064947 60 Tabla 36. Características de los engranajes del reductor. MATERIAL 1 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 2,07E+11 7,9E+10 0,31012658 Tabla 37. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. MATERIAL 2 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 2,07E+11 7,9E+10 0,31012658 Tabla 38. Características del material del piñón con mayor relación d*n. 44 REDUCTOR LLENADORAS Relación de transmisión 41,5 Torque nominal Nm Velocidad de entrada rpm 1800 Velocidad de salida rpm 43,37 Potencia de entrada Kw 0,704 Potencia de salida Kw 0,675 Distancia entre centro m 0,070422196 Longitud del diente 0,02 Radio de paso medio del engranaje 0,725 Velocidad del engranaje 43,37 Velocidad del piñón 216,86 Modulo de elasticidad 2,29028E+11 Torque del engranaje 148,6338483 Torque del piñón Angulo de presión normal 20 Angulo de hélice 21 Angulo de la espiral Ancho del diente 0,0268 Relación r (Dpe/Dpp o np/ne) 5,000230574 Velocidad Lineal 0.2387 Espesor especifico de película 1,5 Promedio de las rugosidades 0,576999133 Espesor mínimo de película ho 0,8654987 Rugosidad de las piezas 0,408 Tabla 39. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. G 3,1929E-05 Wt 154620,5421 L 696,5571565 Tabla 40. Variables calculadas. Cálculo de la temperatura de operación. Para este caso no fue posible calcular la temperatura de operación del reductor debido a la imposibilidad de bajar el reductor de la maquina ya que esta trabaja continuamente y es una de las más importantes para la planta y no puede estar parada durante mucho tiempo. Por tal razón no fue posible identificar claramente las características de la carcasa que nos permitieran realizar los cálculos. 45 Cálculo del ahorro de energía por uso de aceite sintético. REDUCTOR LLENADORAS. Consumo energético por fricción. 0,014 Ahorro del 11% en consumo 0,0015 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 2145,2 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 41385,2 Tabla 41. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. 9.6 REDUCTOR AGITADOR SILO 3. Cálculo de la viscosidad. Engranaje 1 Engranaje 2 Engranaje 3 Engranaje 4 Engranaje 5 Engranaje 6 D paso RPM d*n D ext Mn # dientes 0,046463656 58 2,694892066 0,0501 0,001818172 23 0,074 37,62 2,78388 0,078 0,002 37 0,113204819 17,18 1,944858796 0,116 0,00139759 81 0,077308087 9,2 0,711234405 0,08325 0,002970956 26 0,0277375 9,2 0,255185 0,0317 0,00198125 14 0,11320482 3,97 0,449423135 0,116 0,00139759 81 Tabla 42. Características de los engranajes del reductor. MATERIAL 1 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 2,07E+11 7,9E+10 0,31012658 Tabla 43. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. 46 MATERIAL 2 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 2,07E+11 7,9E+10 0,31012658 Tabla 44. Características del material del piñón con mayor relación d*n. REDUCTOR SILO 3 Relación de transmisión Torque nominal Nm Velocidad de entrada rpm Velocidad de salida rpm Potencia de entrada Kw Potencia de salida Kw Distancia entre centro m Longitud del diente Radio de paso medio del engranaje Velocidad del engranaje Velocidad del piñón Modulo de elasticidad Torque del engranaje Torque del piñón Angulo de presión normal Angulo de hélice Angulo de la espiral Ancho del diente Relación r (Dpe/Dpp o np/ne) Velocidad Lineal Espesor especifico de película Promedio de las rugosidades Espesor mínimo de película ho Rugosidad de las piezas 14,6 58 3,97 1,87 1,85 0,07047116 0,0384 0.05785 3,97 9,2 2,29028E+11 4450,251889 20 25,84 0,0128 2,317380353 0,037240233 1,5 0,576999133 0,8654987 0,408 Tabla 45. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. G 0,000533126 Wt 3092825,688 L 820,4064983 Tabla 46. Variables calculadas. 47 Cálculo de la temperatura de operación. REDUCTOR SILO 3. Potencia 1,4 Eficiencia 0,99 Área 2069,54 Transmitancia 1,65 Tabla 47. Características del reductor. Cantidad de calor generado C 6300 Incremento medio en la temperatura 1,844942266 Tabla 48. Calculo del incremento de la temperatura. Cálculo del ahorro en el reductor por uso de aceite sintético. REDUCTOR SILO 3. Consumo energético por fricción. 0,010 Ahorro del 11% en consumo 0,0011 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 1336,56 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 40576,56 Tabla 49. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. En la planta se encuentran otros 4 silos que trabajan con el mismo tipo de reductor pero debido a la imposibilidad de bajar estos ya que su montaje es complejo además de que están trabajando durante gran parte del día nos impidió realizar el cálculo del grado ISO del aceite a utilizar en dichos equipos. Por tal razón se tomo como base el cálculo realizado para el reductor del silo 3 y para los 4 silos mencionados anteriormente simplemente se realizo el cálculo del ahorro energético por uso de aceite sintético. Las tablas donde se muestran los cálculos del ahorro en estos equipos se puede ver en el anexo 1. 48 9.7 REDUCTOR AGITADOR SILO 2. Cálculo de la viscosidad. REDUCTOR TANQUE SILO 2 Relación de transmisión 30 Torque nominal Nm 750 Velocidad de entrada rpm 1700 Velocidad de salida rpm 56 Potencia de entrada HP 1,1 Potencia de salida HP 1 Constante K 4500 Diámetro de paso del tornillo sin fin (m) 0,0359 Numero de dientes del tornillo 6 Paso circular transversal de la corona 0,0123 Paso axial del tornillo (m) 0,0123 Paso diametral transversal 256 Distancia entre centros (m) 0,0765 Diámetro de paso de la corona 0,1172 Angulo de avance 33,1752 Avance L 0,0736 Numero de dientes de la corona. 30 Diámetro exterior corona (m) 0,125 Diámetro exterior tornillo sin fin (m) 0,04355 Modulo de la corona 0,00390625 Tabla 50. Características del reductor. Fuerza impulsora Ft (Kgf) Rpc 23,50 537,91 Tabla 51. Cálculo de variables. Cálculo de la temperatura de operación. REDUCTOR SILO 2. Potencia 1,1 Eficiencia 0,9328 Área 1905,9 Transmitancia 1,87 Tabla 52. Características del reductor. Cantidad de calor generado C 33264 Incremento medio en la temperatura 9,333246914 Tabla 53. Calculo del incremento de la temperatura. 49 Cálculo del ahorro en el reductor por uso de aceite sintético. REDUCTOR SILO 2. Consumo energético por fricción. 0,055 Ahorro del 11% en consumo 0,0060 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 12602,51 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 51842,51 Tabla 54. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. 9.8 REDUCTOR AGITADOR TANQUE MEZCLA JUGOS. Cálculo de la viscosidad. REDUCTOR TANQUE MEZCLA JUGOS Relación de transmisión 0,02 Torque nominal Nm Velocidad de entrada rpm 1700 Velocidad de salida rpm 34 Potencia de entrada HP 0,25 Potencia de salida HP 0,24 Constante K 4500 Diámetro de paso del tornillo sin fin (m) 0,0160 Numero de dientes del tornillo 8 Paso circular transversal de la corona 0,0048 Paso axial del tornillo (m) 0,0046 Paso diametral transversal 650 Distancia entre centros (m) 0,0465 Diámetro de paso de la corona 0,0769 Angulo de avance 37,5685 Avance L 0,0387 Numero de dientes de la corona. 50 Diámetro exterior corona (m) 0,08 Diámetro exterior tornillo sin fin (m) 0,0195 Modulo de la corona 0,001538462 Tabla 55. Características del reductor. Fuerza impulsora Ft (Kgf) Rpc 12,64 1397,00 Tabla 56. Cálculo de variables. 50 Cálculo de la temperatura de operación. REDUCTOR AGITADOR TANQUE MEZCLA JUGOS. Potencia 0,6 Eficiencia 0,960943255 Área 992,9 Transmitancia 1,87 Tabla 57. Características del reductor. Cantidad de calor generado C 10545,32106 Incremento medio en la temperatura 5,679533811 Tabla 58. Calculo del incremento de la temperatura. Cálculo del ahorro en el reductor por uso de aceite sintético. REDUCTOR SILO TQ MEZCLA JUGOS. Consumo energético por fricción. 0,0155 Ahorro del 11% en consumo 0,0017 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 674,63 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 39914,63 Tabla 59. Calculo del ahorro por uso de aceite sintético. 9.9 REDUCTOR AGITADOR SILO CREMA. Cálculo de la viscosidad. Engranaje 1 Engranaje 2 Engranaje 3 Engranaje 4 D paso RPM d*n D ext Mn # dientes 0,010031621 1700 17,05375569 0,0122 0,00108419 9 0,068766923 242,85 16,70004727 0,07095 0,001091538 63 0,0204 242,85 4,954140018 0,0238 0,0017 12 0,130361218 36,42 4,747755576 0,1336 0,001619391 80 Tabla 60. Características de los engranajes del reductor. 51 MATERIAL 1 Modulo de elasticidad de Young Modulo de elasticidad a la cizalladura Relación de Poisson 2,07E+11 7,9E+10 0,31012658 Tabla 61. Características del material del engranaje con mayor relación d*n. MATERIAL 2 Modulo de elasticidad de Young 2,07E+11 Modulo de elasticidad a la cizalladura 7,9E+10 Relación de Poisson 0,31012658 Tabla 62. Características del material del piñón con mayor relación d*n. REDUCTOR AGITADOR SILO CREMA Relación de transmisión 46,12 Torque nominal Nm Velocidad de entrada rpm 1700 Velocidad de salida rpm 37 Potencia de entrada Kw 0,528 Potencia de salida Kw 0,51 Distancia entre centro m 0,037690305 Longitud del diente 0,0128 Radio de paso medio del engranaje 0,06517 Velocidad del engranaje 36,42 Velocidad del piñón 242,85 Modulo de elasticidad 2,29028E+11 Torque del engranaje 131,6351351 Torque del piñón Angulo de presión normal 20 Angulo de hélice 13,42 Angulo de la espiral Ancho del diente 0,0128 Relación r (Dpe/Dpp o np/ne) 6,390255783 Velocidad Lineal 0,248592482 Espesor especifico de película 1,5 Promedio de las rugosidades 0,576999133 Espesor mínimo de película ho 0,8654987 Rugosidad de las piezas 0,408 Tabla 63. Características del reductor y de los engranajes con mayor relación d*n. 52 G 6,27825E-05 Wt 354923,3415 L 357,7281618 Tabla 64. Variables calculadas. Cálculo de la temperatura de operación. REDUCTOR SILO CREMA. Potencia 0,7 Eficiencia 0,97 Área 3796,5 Transmitancia 1,47 Tabla 65. Características del reductor. Cantidad de calor generado C 9450 Incremento medio en la temperatura 1,693288932 Tabla 66. Calculo del incremento de la temperatura. Cálculo del ahorro en el reductor por uso de aceites sintéticos. REDUCTOR AGITADOR SILO CREMA. Consumo energético por fricción. 0,015 Ahorro del 11% en consumo 0,0017 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 680,08 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 39920,08 Tabla 67. Cálculo del ahorro por uso de aceite sintético. 10. COMPARATIVO DE LUBRICANTES. Una vez realizado el cálculo del grado ISO de viscosidad que se debía implementar en los reductores se procedió a consultar información de los aceites ofrecidos por varias marcas de lubricantes las cuales estarán opcionadas para realizar el cambio de los aceites actualmente utilizados por los aceites grado alimenticio. Dentro de los comparativos realizados los ítems que se tuvieron en cuenta fueron los que a nuestro parecer son de mayor importancia en las aplicaciones que en la planta se encuentran. Los ítems que se consideraron para dicha evaluación son: índice de viscosidad, corrosión al cobre, herrumbre, demulsibilidad, estabilidad a la oxidación y precio, sin 53 embargo y para nuestro infortunio no todas las marcas de lubricantes cuentan con la información que nosotros solicitamos para poder realizar una evaluación a cabalidad, por tal razón se realizo el comparativo simplemente teniendo en cuenta el índice de viscosidad del aceite y el precio que este tiene para una presentación de caneca de 55 galones. Esta decisión se tomo teniendo el conocimiento de que el factor que más afecta la vida útil del aceite es la temperatura, lo que nos lleva a tomar el índice de viscosidad como uno de los parámetros de más importancia, además para la cooperativa es importante tener un buen precio para la compra de estos lubricantes que le permitan tener una relación costo beneficio considerable y por ultimo al no tener en todas las marcas la información de los otros criterios considerados no se podrá realizar una comparación justa. Los comparativos fueron realizados para aceites sintéticos, propuesta realizada para la planta. Las tablas comparativas se mostraran en el anexo1. 11. RELACIÓN COSTO BENEFICIO PARA EL USO DE ACEITES SINTETICOS EN LOS REDUCTORES DE LA PLANTA. En esta etapa se hizo el cálculo de la relación costo beneficio que podría tener la cooperativa implementando el uso de aceites sintéticos, este cálculo se realizo para las dos marcas que tuvieron el mayor puntaje en los comparativos para así tener un mejor panorama financiero que nos permitiera realizar una correcta selección del futuro proveedor. Para este cálculo se separaron los reductores de engranajes de los sinfín corona ya que ambos utilizan grados ISO diferentes y por ende el costo del aceite también es diferente. Para el cálculo de este parámetro se consideran los gastos realizados por compra del aceite, costo energético por consumo en cada uno de los equipos además de los costos por mano de obra al realizar el cambio de aceite. Es importante entonces saber que el aceite sintético proporciona una reducción en la temperatura de operación por lo cual la vida del aceite se incrementa en 5 veces y además al ofrecer una menor fricción por su estructura química el consumo energético se reduce en un 10 % aproximadamente. Estos parámetros nos permiten analizar la relación costo beneficio que nos permita justificar la compra de un aceite mucho más costoso. En el anexo 2 se podrán ver los resultados para los cálculos de esta relación. 12. COMPRESORES DE AIRE. Para los compresores de aire se debió tomar la temperatura de operación con la ayuda de un termómetro infrarrojo, una vez obtenida la temperatura de operación y sabiendo el aceite mineral que se está utilizando actualmente en el equipo se halla la viscosidad de operación que requiere el equipo. Una vez obtenidos estos datos se sigue el procedimiento descrito en el apartado “selección de un aceite sintético” para tener como resultado el grado ISO del aceite sintético que se va a utilizar. 54 Para el caso de estos equipos no se realizo un comparativo de lubricantes ya que el mayor consumo de aceite para los equipos a los cuales se les realizara cambio por grado alimenticio se presenta en los reductores, luego por unificación de marcas, el aceite que se utilizara en los compresores de aire será del mismo proveedor que se utilice en los reductores. 13. ELABORACION DE FICHAS DE SEGURIDAD. Como parte de la implementación del PLP es necesario saber qué peligro para la salud humana tienen las diferentes sustancias lubricantes que se usan en la planta con el fin de que el personal que está en contacto con estos productos tengan conocimiento de los riesgos que estas sustancias pueden implicar y así evitar cualquier accidente al momento de su manipulación. A continuación se muestra uno de los formatos diligenciados para la planta de Colanta Armenia. Unidad Vital: General Línea: General Macroproceso: Abastecimiento Área Organizacional: Mantenimiento Sistema: HACCP NTC ISO 9001 Elaboró: Revisó: Aprobó: Fecha elaboració Daniel Gallego Ing. Carlos García R. Ing. Carlos Gracia R. n: Posada Coord. Mantenimiento Coord. Julio 2008 Mantenimiento Pract. Mantenimiento. Fecha Revisión: Julio 2008 Versión No.0 1 1 0 RÓTULO DE IDENTIFICACIÓN 1 2 1. IDENTIFICACIÓN DE LA SUSTANCIA NOMBRE DEL PRODUCTO SHELL OIL OMALA 220. 55 TIPO DE SUSTANCIA SEGÚN EL USO CARACTERÍSTICAS COMPOSICIONALES (PRINCIPIO ACTIVO) Plaguicida Combustible Detergente Desinfectante Lubricante Reactivo Químico Mezcla de aceites súper refinados y aditivos. El aceite mineral altamente refinado contiene < 3% (p/p) de extracto de dimetilsulóxido (DMSO), de acuerdo con IP346.Son una clase de fluidos para engranar a condiciones de extrema presión. REGISTRO ICA/ APROBACIÓN LEGAL DOSIFICACIÓN Y APLICACIÓN Mezcla de muchas bases aceitosas hidrotratadas e hidrocraqueadas. Para aplicación normal no se requiere ventilación especial. Si la operación genera vapores o neblina, utilice ventilación para mantener la exposición a contaminantes aéreos por debajo del límite de exposición. Se debe adicionar aire para mantener el balance de aire removido por el exhosto de la ventilación. 2. ESPECIFICACIONES Densidad @15°C. Kg/m 3 CARACTERÍSTICAS FISICOQUIMICAS CARACTERÍSTICAS TOXICOLOGICAS Viscosidad @ 40°C. cts. Punto de fluidez. ºC Mínimo Máxi mo 899 899 220 -18 Volatilidad No es volátil. Solubilidad Insoluble en agua. Nocivo por inhalación a condiciones ambientales. Si se calienta a altas temperaturas o es sujeto a acciones mecánicas que produzcan vapores o niebla, los vapores pueden causar irritación del tracto respiratorio. Inhalación 56 Contacto con la piel Contacto con los ojos Ingestión LD 50/Toxicidad Oral Aguda LD 50/Toxicidad Dérmica aguda Estabilidad y reactividad Prolongado o repetido contacto puede resecar o eliminar la grasa de la piel causando dermatitis. Exposición durante cortos periodos se espera que cause únicamente ligera o ninguna irritación. Una corta exposición de tiempo se espera que cause una ligera o ninguna irritación. Puede ocasionar neumonitis química y/o edema pulmonar. Puede producir efectos laxativos. >2000 mg/kg > 2000 mg/kg Es estable bajo condiciones normales de manejo y almacenamiento. Reactivo con agentes oxidantes, ácidos y álcalis. No presenta riesgos de polimerizarse bajo condiciones normales de trabajo. Puede emitir COx, NOx, SOx, POx, SiOx, formaldehido, humo y vapores irritantes cuando se descompone por calor. CARACTERÍSTICAS MICROBIOLÓGICAS N.A. (Efectividad/ Espectro de acción) CARACTERÍSTICAS Estado Liquido Viscoso. 57 SENSORIALES TLV (VALOR LIMITE PERMISIBLE) Color Marrón. Olor Característico a aceite mineral. N.A. 3. PRECAUCIONES DE MANEJO CONTROL A LA EXPOSICIÓN (EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL) CONTROL DE FUGAS Y DERRAMES CONTROL EN CASO DE INCENDIO Si ocurren salpicaduras debe considerarse gafas o mascara de seguridad. Utilizar ropa apropiada para prevenir el contacto con la piel. Como mínimo utilice camisa de manga larga y pantalón. Usar respiradores aprobados por NIOSH para prevenir sobre exposición por inhalación. Utilice guantes apropiados para químicos. Cuando el producto es manipulado en caliente los guantes deben ser resistentes al calor y aislados. Calce zapatos apropiados para evitar que el producto entre en contacto con la piel de los pies. Elimine todas las fuentes de ignición. Pare la fuga si es seguro hacerlo. Haga un dique con el material inerte absorbente apropiado para absorber el producto derramado. Recolecte el material absorbente para disponer apropiadamente de él mas tarde. Evite contacto con el material derramado. Evite contaminar desagües, corrientes de agua, ríos, etc. con el material derramado. Punto de inflamación (oC): >=200. No cortar, soldar, calentar, taladrar o presurizar recipientes vacíos. Pueden explotar con calentamiento o fuego. Puede ser combustible a alta temperatura. Si el tanque, vagón tanque o carro tanque está involucrado en un incendio, aísle por 800 metros en todas las direcciones: también considere evacuación por 800 metros en todas las direcciones. Corte el flujo de combustible al fuego si es posible hacerlo sin riesgo. Si esto es imposible, retírese del área y deje el fuego ardiendo bajo condiciones controladas. Retírese inmediatamente en caso de incremento de sonido de la válvula de seguridad de alivio o de alguna decoloración del tanque debido a la 58 PRECAUCIONES EN EL TRANSPORTE MANEJO DE RESIDUOS temperatura. Enfríe el tanque con agua en spray para evitar incremento de la presión, auto ignición o explosión. FUEGO PEQUEÑO: Utilice polvo químico seco, espuma, agua en spray o CO2. FUEGO GRANDE: Use agua en spray, niebla o espuma. Para pequeños fuegos externos, se pueden usar extintores manuales, y un respirador autónomo no se requiere. Para todos los fuegos internos y algunos significativos externos se requiere equipo autónomo de respiración. No es un material peligroso para transporte de acuerdo con los requerimientos de DOT. (Departamento de Transporte). Producto usado o desechado puede requerir los procedimientos para desechos riesgosos. Asegúrese que el manejo de los desechos cumple con las regulaciones del Gobierno y de las autoridades locales. 4. EMPAQUE Y ALMACENAMIENTO PRESENTACIÓN Caneca 55 galones. TIPO DE EMPAQUE Caneca de lámina metálica. EMBALAJE Baldes y canecas. DISPOSICIÓN FINAL EMBALAJE ALMACENAMIENTO VIDA UTIL / FECHA DE VENCIMIENTO Evite contacto con cualquier fuente de ignición, llamas, calor y chispas. Evite el contacto con la piel y los ojos, inhalar los vapores del producto. Los recipientes vacíos pueden contener residuos. No presurice, corte, caliente o suelde recipientes vacíos. No reutilice los recipientes sin una limpieza comercial o reacomodamiento. El personal que maneja este producto debe tener buenas prácticas de higiene personal durante y después del manipuleo para ayudar a prevenir ingestión accidental del producto. Almacene lejos de materiales incompatibles y reactivos. Conserve el recipiente perfectamente cerrado. Almacene en área seca, fría y bien ventilada con una temperatura que no exceda los 50ºC. 5 años. 5. PRIMEROS AUXILIOS 59 Retire a la victima a un área segura lo más rápido posible. Si la víctima no está respirando proporcione respiración artificial. Permita a la victima descansar en un área ventilada. Consiga atención médica. Enjuague con agua corriente inmediatamente durante mínimo 15 minutos. Mantenga los párpados abierto. Consiga atención médica. INHALACIÓN CONTACTO CON LOS OJOS No induzca vomito porque la victima puede aspirar liquido a los pulmones. Consiga atención médica. INGESTIÓN 6. INFORMACIÓN ECOLÓGICA ECOTOXICIDAD Mezcla poco soluble. Puede causar el deterioro físico de los organismos acuáticos. Se supone que el producto es prácticamente no toxico para los organismos acuáticos LL/EL50 > 100mg/L. (LL/EL50 expresado como la cantidad nominal de producto necesaria para preparar un extracto de ensayo acuoso). No es de esperar que el aceite mineral cause ningún efecto crónico en organismos acuáticos en concentraciones inferiores a 1mg/L. CL 50 No se tiene información. EFECTOS EN EL AGUA EFECTOS EN EL AIRE EFECTOS EN EL SUELO Puede causar el deterioro físico de los organismos acuáticos. No se espera que tenga potencial de descomposición del ozono, potencial de ozono fotoquímico o potencial de calentamiento global. El producto es una mezcla de componentes no volátiles, que se espera no sean emitidos al aire en cantidades significativas. Si penetra el suelo, se adsorberá a partículas del suelo y no se movilizara. 60 14. CONCLUSIONES. El aceite sintético a usar en los reductores de engranajes debe ser grado ISO 150. El aceite sintético que se debe utilizar en los reductores sinfín corona debe ser grado ISO 220. La marca que por características técnicas y relación costo beneficio se debería usar en la planta es la marca SUMMIT. Las frecuencias de lubricación se pueden ampliar en 5 veces la frecuencia actual con el uso de aceites sintéticos. La rentabilidad en un periodo de 2 años y medio para la planta por uso de aceites sintéticos marca SUMMIT seria de 4’627.252. El retorno de la inversión de 1’566.250 (precio de la cantidad exacta de aceite sintético necesario para realizar el cambio en reductores y compresores) se daría en un tiempo de 2 mese y medio. Es claro que para la cooperativa el uso de aceites sintéticos representa un gran ahorro económico lo que justifica el uso de dichos lubricantes. 61 15. GLOSARIO. Lubricante: Cualquier sustancia que se interpone entre dos superficies en movimiento relativo con el propósito de reducir la fricción y el desgaste entre ellas. Aceite: La base fluida, usualmente un producto refinado del petróleo o material sintético, en el que los aditivos son mezclados para producir lubricantes terminados. Grasa: Un lubricante compuesto de un aceite o aceites, espesados con un jabón, jabones o otros espesantes a una consistencia sólida o semisólida. Lubricante mineral: Aceite derivado del petróleo o de una fuente mineral, a diferencia de algunos aceites que tienen origen en plantas y animales. Lubricante sintético: Lubricante producido por síntesis química, más que por la extracción o el refinamiento del petróleo, para producir un compuesto con propiedades planeadas y predecibles. Reductor: Elementos mecánicos muy adecuados para el accionamiento de todo tipo de máquinas y aparatos de uso industrial, que se necesiten reducir su velocidad de una forma eficiente, constante y segura. Compresor: Es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Silo: Deposito cilíndrico que, cargado por su parte superior, se vacía por la inferior y sirve para almacenar diferentes elementos. Bomba positiva: Las bombas rotatorias que generalmente son unidades de desplazamiento positivo, consisten de una caja fija que contiene engranes, aspas, pistones, levas, segmentos, tornillos, etc., que operan con un claro mínimo. Viscosidad: Medida de la resistencia de un líquido al flujo. La unidad métrica común de la viscosidad absoluta es el equilibrio. ISO: Normas Internacionales para la Estandarización. AGMA: Asociación Americana de Fabricantes de Engranajes. 62 16. BIBLIOGRAFIA. ALBARRACIN AGUILLON, Pedro Ramón. Tribología y Lubricación Industrial y Automotriz. 4 ed. Bucaramanga: Litochoa, 2006. INGENIEROS DE LUBRICACIÓN. Aceites Sintéticos [en línea]. http://www.ingenierosdelubricacion.com/images/stories/pdf/aceitessinteticos.pdf [citado en 14 de agosto del 2008] INGENIEROS DE LUBRICACIÓN. Análisis de aceites [en línea]. http://www.ingenierosdelubricacion.com/images/stories/pdf/analisisdeaceites.pd f [citado en 20 de agosto 2008] SHELL. Catalogo de Lubricantes – Industriales [en línea]. http://www.shell.com/home/content/eses/shell_for_businesses/catalogue/lubricantes/lubricantesindus_09261808.html [citado en 20 de agosto de 2008] MOBIL. Fichas técnicas de productos [en línea]. http://www.exxonmobil.com/PDSSearch/search.asp?chooseLanguage=es [citado en 21 de agosto de 2008] METATRON. Productos [en línea]. http://www.certaniumgroup.com/meta%20esp%20productos.html [citado en 22 de agosto de 2008] PETROCANADA. Products and Service [en línea]. http://www.petrocanada.ca/en/productsandservices/405.aspx [citado en 22 de agosto de 2008] SUMMIT. Products [en línea]. http://www.klsummit.com/np04/prodfood.htm [citado en 22 de agosto de 2008] 63 ANEXO 1. Ahorro en reductores de silos. REDUCTOR SILO 20. Consumo energético por fricción. 0,00638 Ahorro del 11% en consumo 0,00070 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 1336,56 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 40576,56 Tabla 68. Cálculo del ahorro por uso de aceite sintético. REDUCTOR SILO 40. Consumo energético por fricción. 0,0097 Ahorro del 11% en consumo 0,0010 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 1474,82 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 40714,82 Tabla 69. Cálculo del ahorro por uso de aceite sintético. REDUCTOR SILO 44. Consumo energético por fricción. 0,00902 Ahorro del 11% en consumo 0,00099 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 1374,27 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 40614,27 Tabla 70. Cálculo del ahorro por uso de aceite sintético. 64 REDUCTOR SILO 45. Consumo energético por fricción. 0,010 Ahorro del 11% en consumo 0,0011 energético por fricción. Ahorro económico anual en energía. 301,66 Cambios al año con aceite mineral. 2 Cambios al año con aceite sintético. 0,2 Tiempo en realizar el cambio (Hr) 4 Costo de horas hombre. 5450 Ahorro por horas hombre. 39240 Ahorro total en el reductor. 39541,66 Tabla 71. Cálculo del ahorro por uso de aceite sintético. 65 ANEXO 2. Comparativos de lubricantes. Norma Índice de viscosidad Corrosión al cobre Herrumbre Demulsibilidad Estabilidad a la oxidación Precio 55 gal Marca Metatron Aceite Metatron 276 Shell Sheel Cassida Fluid GL Esso Mobil Summit Petrocanada Petrocanada Mobil Glygoyle Syngear FG 150 Purity Synthetic FG EP Gear Fluid Purity FG EP Gear Fluid 143 210 145 ASTM D-567 120 ASTM D-130 1a 1b ASTM D-665 ASTM D-1401 Pasa 40-40-0 Pasa No se separa ASTM D-943 4000 21'390.000 16'648.456 10'116.700 7'150.000 97 NO MANEJA ISO 150 Pasa 40-40-0 (15) 10'101.400 5'050.700 Tabla 72. Comparativo de lubricantes para reductores de engranajes. Norma Índice de viscosidad Corrosión al cobre Herrumbre Demulsibilidad Estabilidad a la oxidación Precio 55 gal Marca Metatron Esso Mobil Summit Petrocanada Petrocanada Metatron 276 Shell Sheel Cassida Fluid GL Aceite Mobil Glygoyle Syngear FG 220 Purity Synthetic FG EP Gear Fluid Purity FG EP Gear Fluid ASTM D-567 143 143 225 158 158 94 ASTM D-130 ASTM D-665 ASTM D-1401 1a Pasa 40-40-0 1b Pasa 40-38-2 (10) Pasa 40-40-0 (15) ASTM D-943 4000 21'390.000 10'101.400 5'050.700 1b Pasa No se separa 16'648.456 10'116.700 7'150.000 Tabla 73. Comparativo de lubricantes para reductores sinfín corona. 66 ANEXO 3. Relación costo beneficio en reductores. REDUCTORES DE ENGRANAJES Mineral Sintético Frecuencia de cambio del aceite, años 0,5 2,5 Volumen de aceite de todos los reductores 5 5 Costo del galón de aceite 91840 302700 Costo de los 5 galones 459200 1513500 Costo de todos los reductores en 2,5 años 2296000 1513500 Costo anual de las H-H 261600 130800 Costo para 2,5 años de las H-H 654000 130800 Ahorro anual por menor consumo de energía 0 -488952 Ahorro en 2,5 años 0 -1222380 Costos totales durante 2,5 años 2950000 421920 Rentabilidad al utilizar aceite sintético durante un periodo 2528080 de 2,5 años Tabla 74. Relación costo benéfico por uso de aceites sintéticos marca Shell en reductores de engranajes. REDUCTORES SIN FIN CORONA Mineral Sintético Frecuencia de cambio del aceite, años 0,5 2,5 Volumen de aceite de todos los reductores 2 2 Costo del galón de aceite 91840 302700 Costo De los 2 galones 183680 605400 Costo de todos los reductores en 2,5 años 918400 605400 Costo anual de las H-H 109000 54500 Costo para 2,5 años de las H-H 272500 130800 Ahorro anual por menor consumo de energía 0 -174229 Ahorro en 2,5 años 0 -435572,5 Costos totales durante 2,5 años 1190900 300627,5 Rentabilidad al utilizar aceite sintético durante un periodo 890272,5 de 2,5 años Tabla 75. Relación costo benéfico por uso de aceites sintéticos marca Shell en reductores sinfín corona. 67 REDUCTORES DE ENGRANAJES Mineral Sintético Frecuencia de cambio del aceite, años 0,5 2,5 Volumen de aceite de todos los reductores 5 5 Costo del galón de aceite 91840 130000 Costo de los 5 galones 459200 650000 Costo de todos los reductores en 2,5 años 2296000 650000 Costo anual de las H-H 261600 130800 Costo para 2,5 años de las H-H 654000 130800 Ahorro anual por menor consumo de energía 0 -488952 Ahorro en 2,5 años 0 -1222380 Costos totales durante 2,5 años 2950000 -441580 Rentabilidad al utilizar aceite sintético durante un periodo 3391580 de 2,5 años Tabla 76. Relación costo benéfico por uso de aceites sintéticos marca Summit en reductores de engranajes. REDUCTORES SIN FIN CORONA Mineral Sintético Frecuencia de cambio del aceite, años 0,5 2,5 Volumen de aceite de todos los reductores 2 2 Costo del galón de aceite 91840 130000 Costo de los 2 galones 183680 260000 Costo de todos los reductores en 2,5 años 918400 260000 Costo anual de las H-H 109000 54500 Costo para 2,5 años de las H-H 272500 130800 Ahorro anual por menor consumo de energía 0 -174229 Ahorro en 2,5 años 0 -435572,5 Costos totales durante 2,5 años 1190900 -44772,5 Rentabilidad al utilizar aceite sintético durante un periodo 1235672,5 de 2,5 años Tabla 77. Relación costo benéfico por uso de aceites sintéticos marca Summit en reductores sinfín corona. 68 ANEXO 4. Relación costo beneficio en compresores de aire. Mineral Sintético Frecuencia de cambio del aceite, años 0,25 1,25 Volumen de aceite del compresor. 5 5 Costo del galón de aceite 102260 125000 Costo de los 5 galones 511300 625000 Costo anual del aceite 2045200 625000 Costo anual de las H-H 65400 10900 Ahorro anual por menor consumo de energía 0 -6322 Costos totales durante 1 año 2110600 618678 Rentabilidad anual al utilizar aceite sintético 1491922 Tabla 78. Relación costo beneficio en el compresor Quincy utilizando aceites sintético maraca Summit. Mineral Sintético Frecuencia de cambio del aceite, años 0,25 1,25 Volumen de aceite del compresor. 5 5 Costo del galón de aceite 102260 257665 Costo de los 5 galones 511300 1288327 Costo anual del aceite 2045200 1288327 Costo anual de las H-H 65400 10900 Ahorro anual por menor consumo de energía. 0 -6322 Costos totales durante 1 año 2110600 1282005 Rentabilidad anual al utilizar aceite sintético 828595 Tabla 79. Relación costo beneficio en el compresor Quincy utilizando aceite sintético marca Shell. 69 Mineral Sintético Frecuencia de cambio del aceite, años 0,25 1,25 Volumen de aceite del compresor. 0,25 0,25 Costo del galón de aceite 102260 125000 Costo del 1/4 de galón 25565 31250 Costo anual del aceite 102260 31250 Costo anual de las H-H 65400 10900 Ahorro anual por menor consumo de energía. 0 -6284 Costos totales durante 1 año 167660 24966 Rentabilidad anual al utilizar aceite sintético 142694 Tabla 80. Relación costo beneficio en el compresor IHM utilizando aceite sintético marca Summit. Mineral Sintético Frecuencia de cambio del aceite, años 0,25 1,25 Volumen de aceite del compresor. 0,25 0,25 Costo del galón de aceite 102260 257665 Costo del 1/4 de galón 25565 64416,25 Costo anual del aceite 102260 64416 Costo anual de las H-H 65400 10900 Ahorro anual por menor consumo de energía. 0 -6284 Costos totales durante 1 año 167660 58132 Rentabilidad anual al utilizar aceite sintético 109528 Tabla 81. Relación costo beneficio en el compresor IHM utilizando aceite sintético marca Shell. 70 ANEXO 5. Selección aceite sintético en reductor silo crema. Grafica 8. Selección de la viscosidad del aceite sintético en los reductores agitadores del silo de crema. 71 ANEXO 6. Selección aceite sintético para el reductor silo 3. Grafica 9. Selección de la viscosidad del aceite sintético del reductor agitador del silo 3. 72 ANEXO 7. Selección aceite sintético para el reductor de la bomba de crema. Grafica 10. Selección de la viscosidad del aceite sintético para el reductor de la bomba de crema. 73 ANEXO 8. Selección aceite sintético para el reductor agitador del tanque de mezcla de jugos. Grafica 11. Selección de la viscosidad del aceite sintético para el reductor agitador del tanque de mezcla de jugos. 74 ANEXO 9. Selección aceite sintético para el reductor de la bomba de recirculación de crema. Grafica 12. Selección de la viscosidad del aceite sintético para el reductor de la bomba de recirculación de crema. 75 ANEXO 10. Selección aceite sintético para el reductor del silo 2. Grafica 13. Selección de la viscosidad del aceite sintético para el reductor agitador del silo 2. 76 ANEXO 11. Selección aceite sintético para el reductor del tanque mezcla de jugos. Grafica 14. Selección de la viscosidad del aceite sintético para el reductor del tanque de mezcla de jugos. 77 ANEXO 12. Selección aceite sintético reductor bomba vitamina. Grafica 15. Selección de la viscosidad del aceite sintético para el reductor de la bomba de vitamina. 78
