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“AÑO DEL DIÁLOGO Y LA RECONCILIACIÓN NACIONAL”

Diseño de Proyectos de Innovación Proyecto de mejora en la eficiencia de la caldera de Tecsup

Alumnos: ● ● ● ● ● ●

Alzamora castillo, Fernando Renzo Astoyauri Chocce, Jhon Edson Quispe Rivera, Gian Carlos Dheyvi Romero Rojas, Luz Angela Tomas Velasquez, Alexander Wilfredo Yauri Villalobos, Lesly Paola

Profesor: Mansilla Alza, Oscar Rafael

Sección: C1 - 5 - A Fecha de entrega: 26-10-2018

2018 - II

ÍNDICE Pag. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………..……. 3 RESUMEN EJECUTIVO………………………………………………………..………. 4 BREVE ANTECEDENTE DE LA EMPRESA ………………………………..………. 5 JUSTIFICACIÓN ………………………………………………………………….……... 6 ANALISIS Y DIAGNOSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL Problemática…………………………………………………………………………..….. 8 Selección de problemática…………………………………………………….………....8 Vision y Mision………………………………………………………………………….... 8 Alcance……………………………………………………………………………………..8 Meta …………………………………………………………………………………….....10 Estrategia………………………………………………………………………………….10 Foda………………………………………………………………………………………...11 Diagrama……………………………………………………………………………….…..11 KPI……………………………………………………………………………………….…..11 Lluvia de ideas…………………………………………………………………………......12 Diagrama de afinidad…………………………………………………………………..….13 Los 5 por qué……………………………………………………………………….....…...14 Ishikawa………………………………………………………………………………….….14 Probabilidad de impacto………………………………………………………………......15 DISEÑO DE PORTAFOLIO DE ALTERNATIVAS

Matriz Factis……………………………………………………………………….16

1.

INTRODUCCIÓN

Hasta principios del siglo XIX se utilizaron las calderas con el fin de darle color a las prendas de vestir, también se utilizaron para generar vapor para limpieza, etc, hasta que Papin creó una caldera en baja escala la cual tuvo por nombre "marmita". Se usó vapor para intentar mover la primera máquina homónima, la cual no funcionaba durante mucho tiempo ya que utilizaba vapor húmedo (de baja temperatura) y al calentarse ésta dejaba de producir trabajo útil. Las Calderas pirotubulares generan vapor este se genera gracias a la combustión de un combustible que puede ser sólido, líquido o gas por ejemplo el más utilizado es el GLP los cuales gracias al calor que se genera por la reacción de combustión calientan el agua tanto así que esta llega a ebullición y pasa de líquido a vapor este vapor es aplicado en diversas industrias. Debido a que la presión del vapor que se genera en el interior de las calderas es muy elevada, estas son construidas con metales altamente resistentes a presiones elevadas, como el acero laminado. Este factor puede influir en la eficiencia de la caldera. Una caldera es un dispositivo que necesita básicamente de tres flujos de entrada como de salida entre los flujos de entrada están el agua de alimentación bajo en dureza y el flujo de combustible y por último el flujo de aire necesario para la combustión, entre los flujos de salida tenemos a el flujo de vapor generado por otro lado tenemos al flujo del residuo de los gases de combustión y por último la salida del agua que ya fue utilizada. Las calderas se clasifican por su diseño en pirotubulares y acuotubulares. Sin embargo, pueden ser clasificadas de acuerdo a otros aspectos de la caldera , como por el tipo de materiales del que están construidos, por su aplicación, por la forma de toma de aire, por el tipo de combustible utilizado, por la presión con que opera o por el fluido de transferencia de calor que se emplea.

OBJETIVOS Objetivo general ●

Implementar un proyecto de mejora que colabore con el aumento de la eficiencia de la caldera pirotubular, para lograr una educación de alta calidad en Tecsup .

Objetivo específico ●

Realizar un listado de las principales problemáticas que se dan en el funcionamiento en la caldera pirotubular.

●

Determinar la mejor solución que provoque mayor probabilidad y mayor efecto sobre la problemática.

●

Programar un mantenimiento preventivo de las tuberías y la caldera pirotubular.

●

Realizar cálculos de inversión tangible e intangible para el proyecto de mejora.

●

Realizar cálculos de costos para el proyecto de mejora.

●

Realizar un balance económico, plasmado en el flujo de caja del proyecto.

2. RESUMEN EJECUTIVO El presente proyecto se ha elaborado un plan económico y financiero, evaluando inversiones tangibles e intangibles y financiamiento, con el fin de implementar una mejora en la caldera pirotubular localizado en

el laboratorio de pirometalurgia.

Asimismo, inicialmente se evaluaron las causas raíces, mediante un diagrama ishikawa ,ya que en el Instituto. Tecsup precisamente en la carrera de Procesos Químicos y Metalúrgicos presenta problemas en las prácticas de los estudiantes,

con respecto a ciertas asignaturas realizadas en el laboratorio de caldera que no cuenta con una instalación correcta, esto genera a que no se use habitualmente y con ello la eficiencia de la caldera disminuye lo cual va conllevar a que el equipo se deteriore rápidamente. Posteriormente se realizó una matriz probabilidad impacto ,donde se categorizó las causas, implementando la mejor solución con el fin de incrementar el uso y mejorar la eficiencia de la caldera, de esta manera, obtener un estudio completo del desempeño del equipo, su rendimiento y seguridad. Además de realizar las prácticas de las distintas materias que necesitan del uso de esta máquina térmica; para que los estudiantes puedan tener un mayor conocimiento, resolviendo así problemas prácticos con respecto a estos equipos. Para esto se evaluó un plan económico y financiero, el cual indica que una duración de 3 años para implementarlo. Además, se realizó una evaluación económica que nos determina que tenemos un VAN económico que nos asegura una buena ganancia en el caso de implementarlo. Este proyecto asegura una mejora con grandes beneficios para el futuro de tecsup, cómo mantener el prestigio y seguir formando profesionales de calidad con un buen conocimiento en el manejo de la caldera .

3. ANTECEDENTES DE LA EMPRESA Tecsup fue fundado en 1982 por Luis Hochschild Plaut ,un ingeniero y empresario peruano , como una asociación privada sin fines de lucro con el apoyo de un grupo de empresarios peruanos interesados por el desarrollo nacional. A medida que pasaron los años ,Tecsup ha ido implementando laboratorios con una mayor infraestructura, gracias a los aportes brindados de empresas privadas nacionales y empresas del exterior. Ha sido de gran importancia la ayuda del estado de Baden Württemberg de Alemania, a través del aporte de dispositivos, la capacitación de profesores y asesoría de expertos para los programas educativos. Asimismo, se recibió la ayuda financiera y técnica del Banco Interamericano de Desarrollo, la Agencia Internacional para el Desarrollo de los Estados Unidos de América, la Unión Europa, Canadá, Suecia y el País Vasco de España. En el año 1984, Tecsup inició con las actividades educativas en un primer campus ,el cual fue construido en la ciudad de Lima ,para brindar una formación a través de las diferentes

Carreras Profesionales, las cuales tienen como finalidad ofrecer una formación profesional integral. En el año 1993 se inició las operaciones en el campus de Arequipa, con el fin de contribuir a la descentralización del país. Posteriormente en el año 2008 , se sumó una sede en Trujillo, para ofrecer carreras orientadas al sector económico de la región. Paralelamente a las diferentes actividades de formación Tecsup, implementó los Programas de Extensión profesional, CPE – Cursos y Programas Integrales – y los PEP – Programas de Extensión para la formación de Profesionales. A la fecha Tecsup ofrece una variedad de servicios a través de diferentes modalidades destacando principalmente, Tecsup Virtual. En diferentes campus se implementó Programas de Extensión que brindan ,diferentes cursos cortos y programas integrales para una cierta especialización .Asimismo ,Tecsup ha ido creando progresivamente una variedad de servicios educativos,tales como , los programas de capacitación en diferentes áreas especializadas o los cursos dictados en la misma institución y por cursos en Internet.

4. JUSTIFICACIÓN Muchas empresas comerciales e industriales en el Perú disponen de calderas pirotubulares para obtener energía térmica, que se requiere en diferentes procesos como secado, calentamiento o procesos mecánicos de baja potencia, a través de la producción de vapor. Sin embargo, este proceso de transformación de energía realizado por las calderas no cuenta con la atención ni las medidas necesarias que garanticen su óptimo funcionamiento y su operación.

Esta situación de descuido frente a las calderas, como en cualquier otro equipo industrial, representa implicaciones en el aumentos de costos de operación, disponibilidad del equipo que comprometa actividades de producción y el peligro de un accidente a causa de los factores de riesgos existentes. En este marco, se quiere recalcar la importancia de evaluar la integridad de cualquier dispositivo industrial, la caldera pirotubular en este caso, diagnosticando el estado del equipo, para obtener la información necesaria que permita planear y pronosticar su futuro, de manera que pueda extender su vida útil y operar en condiciones de eficiencia, competitividad y seguridad.

Actualmente no existe en nuestro país una norma para el funcionamiento de las Calderas Industriales; sin embargo, un proyecto de evaluación de integridad puede realizarse con el estudio de buenas prácticas de Ingeniería y la normalización internacional, aplicándolas

basadas en la inspección, operación y mantenimiento de este tipo de calderas pirotubulares dentro de la institución.

5. ANALISIS Y DIAGNOSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL Problemáticas: 1. Falta de personal capacitado para realizar un adecuado mantenimiento a la caldera pirotubular, cada cierto tiempo. 2. Falta de implementación de conexiones de tuberías para el aprovechamiento del vapor que se genera en la caldera pirotubular del laboratorio de tecsup. 3. Falta de equipos cuya energía depende del vapor y el calor que se genera la caldera pirotubular. 4. La caldera tiene una baja eficiencia debido a la dureza que presenta el agua de alimentación y también a las pérdidas por fricción que se dan en las tuberías junto con el escaso mantenimiento que se le realiza. 5. La falta de una evaluación periódica del estado de la caldera y los posibles problemas que ocurren en ella.

Selección de problemática: Falta de un riguroso tratamiento o evaluación constante al agua que ingresa hacia la caldera, este hecho genera la formación de incrustaciones en la red de tuberías y en el mismo caldero disminuyendo su eficiencia, por otro lado esta las perdidas por fricción que se da en las tuberías más aún cuando estas no llevan un mantenimiento periódico, por último la falta de aprovechamiento del vapor generado perdiéndose gran cantidad de energía en forma de calor Visión Generar un efecto desproporcionado de bienestar en la sociedad a través de la educación. Misión Formar profesionales globalmente competitivos, éticos e innovadores que cuenten con un profundo conocimiento tecnológico; asimismo, apoyar a las empresas a incrementar su productividad y valor. Alcance Ley: NTP 350.301.2004 CALDERAS INDUSTRIALES. Estándares de eficiencia térmica

Esta Norma Técnica Peruana se aplica a las calderas tipos paquete de tubos de humo (pirotubular) y de tubos de agua (acuotubular) sin equipo de recuperación de calor que utilizan combustibles sólidos, gaseosos y líquidos derivados del petróleo Artículo 368.Los calderos para generar vapor deberán estar provistos de válvulas de seguridad, manómetros e indicadores de agua. El titular de actividad minera llevará un registro de sus operaciones de limpieza y mantenimiento. Tiempo: La instalaciones de salida de una caldera a un equipo requiere como máximo tres meses, en el cual se pueden realizar estos cambios. Medio ambiente: Las cantidades de contaminantes presentes en los gases de combustión están regulados por la norma peruana, cuyas cantidades se muestran en las tabla N°1 .Estas cantidades de gases emitidas son controladas y no superan la cantidad permitida, en las tres realizaciones de los laboratorios por cada ciclo en tecsup. Por otro lado el quemador se basa en el uso GLP, uno de los combustibles que no tiene mucha cantidad de azufre, en cuanto a su uso para pruebas de estudio no superaría los límites permisibles. Tabla 1: límites de emisión de gases de combustión

fuente: norma de máximos permisibles

tabla 2: Contaminantes liberados.

Fuente: máximos permisibles

Costos: En cuanto a los costos no son muy elevados sólo se necesita alrededor de S/. 10.000 soles en tener una instalación que beneficiara a la comunidad educativa y se pueden brindar cursos de capacitación en este rubro de manejo e instrumentación de calderas piro-tubular en tecsup. Recursos: 1. Tecsup cuenta con varios convenios tanto nacional como internacional, con lo cual se podrán conseguir, profesores especializados en calderas que puedan capacitar a los profesores encargados del uso del equipo. 2. Tecsup cuenta con profesores de química que trabajaron con calderas, por otro lado también están los profesores de mecánica que pueden aportar en las conecciones de las tuberías, y por último cuenta con especialistas químicos en el tratamiento de la dureza del agua. 3. Tecsup cuenta con la caldera instalada y lista para su funcionamiento y ser conectada a un equipo llamado autoclave, así poder potenciar el uso como algo semi industrial para la esterilización de materiales de análisis químico. Inversión: Tecsup cuenta con varios alumnos en la especialidad de procesos químicos y cada año van aumentando, por lo cual se cuenta con un presupuesto adecuado para poder realizar la mejoras respectivas al área de calderas. Y garantizar una educación de calidad para sus estudiantes. Meta: Formar alumnos que cuenten con un profundo conocimiento tecnológico e innovador, adquiriendo más conocimientos utilizando la caldera pirotubular. Estrategia:

1. Diseñar un diagrama de tuberías en programas como inventor o autocad 3D para enseñar teóricamente el funcionamiento de una caldera pirotubular. 2. Aprovechar el vapor generado, realizando una conexión entre la salida del vapor y un equipo que funcione a vapor ejemplo de este sería el autoclave o intercambiadores de calor que se podrían instalar a futuro. 3. Establecer parámetros fijos de control, mediante muchas pruebas de estudio y determinar la eficiencia de la caldera. 4. Incluir el estudio de la caldera en el syllabus con por lo menos tres laboratorios dentro del curso de elementos de máquinas.

Foda:

Ilustración 1: FODA de la empresa educativa TECSUP Diagrama:

Ilustración 2: Diagrama de aspectos que impulsan la mejora

Kpi: 1. Evaluar la concentración de carbonatos presentes en el agua antes del ingreso a la caldera. Actualmente la concentración de estas se encuentran en un alrededor de 42.70 ppm - 75.10 ppm. 2. El vapor generado es un 49% del total de agua que ingresa a la caldera. 3. El de vapor generado es utilizado en el funcionamiento de otros equipos como por ejemplo el autoclave (desuso). 4. El 18% de estudiantes conoce el funcionamiento de una caldera.

6. DISEÑO DE PORTAFOLIO DE ALTERNATIVAS 1° lluvia de ideas ● ●

Mala instalación de las conexiones o tuberías, hacia la caldera pirotubular. Ubicación inadecuada del caldero pirotubular al ser un área muy reducida.

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Mala utilización de las dimensiones de la tubería Posible corrosión en las paredes internas de la tubería que se encarga de transportar el vapor. Operadores no capacitados para el uso de la caldera pirotubular. Ineficiencia del funcionamiento del ablandador. Inadecuada tamaño de tuberías en la salida del caldero pirotubular Contaminación por compuestos inorgánicos Falta de un diagrama de tuberías para el manejo de las líneas de agua para el funcionamiento de la caldera pirotubular. Alto contenido de sales disueltas en el agua de pozo que entra al ablandador y abastece al caldero pirotubular de Tecsup. Falta de mantenimiento a las tuberías de caldero pirotubular. El desuso de la caldera hace que este no se estabilice por ende no alcance su máxima eficiencia. El equipo no se encuentra en constante funcionamiento. Falta de equipos que funcionan a vapor Funcionamiento temporal, debería tener un uso permanente. Ambiente inadecuado , por la falta de espacio. Contaminación de minerales en el área Explosión de balones de combustión Interruptor defectuoso Falta de implementos de seguridad Protección de vapores que son expulsados de la caldera Falta de personal capacitado para realizar el mantenimiento a la caldera. Limitado espacio para que funcione la caldera Pocos implementos de seguridad al usar la caldera. Partes defectuosas que permiten la pérdidas de calor Descalibración del medidor de temperatura 2° filtro de lluvia de ideas

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Mal instalación de las conexiones o tuberías, hacia la caldera pirotubular. Mal manejo de las dimensiones de la tubería Inadecuada tamaño de tuberías en la salida del caldero pirotubular Falta de mantenimiento a las tuberías de caldero pirotubular. Ubicación inadecuada del caldero pirotubular al ser un área muy reducida. Ambiente inadecuado , por la falta de espacio. Limitado espacio para que funcione la caldera Posible corrosión en las paredes internas de la tubería que se encarga de transportar el vapor. Ineficiencia del funcionamiento del ablandador. Falta de un diagrama de tuberías para el manejo de las líneas de agua para el funcionamiento de la caldera pirotubular. Falta de equipos que funcionan a vapor Funcionamiento temporal, debería tener un uso permanente. Contaminación de minerales en el área Explosión de balones de combustión

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Interruptor defectuoso Partes defectuosas que permiten la pérdidas de calor Descalibración del medidor de temperatura El equipo no se encuentra en constante funcionamiento. La falta de uso de la caldera hace que este no se estabilice por ende no alcance su máxima eficiencia. Falta de personal capacitado para realizar el mantenimiento a la caldera. Operadores no capacitados para el uso de la caldera pirotubular. Contaminación de compuestos inorgánicos Alto contenido de sales disueltas en el agua de pozo que entra al ablandador y abastece al caldero pirotubular de tecsup. Falta de implementos de seguridad Protección de vapores que son expulsados de la caldera Pocos implementos de seguridad al usar la caldera.

2° Diagrama de afinidad a) Hombre ● Operadores no capacitados para el uso de la caldera pirotubular. ● Falta de personal capacitado para realizar el mantenimiento a la caldera. b) Máquina ● ● ● ● ● ●

Falta de mantenimiento a las tuberías de caldero pirotubular. El equipo no se encuentra en constante funcionamiento. Posible corrosión en las paredes internas de la tubería que se encarga de transportar el vapor. Ineficiencia del funcionamiento del ablandador. La falta de uso de la caldera hace que este no se estabilice por ende no alcance su máxima eficiencia. Fugas de agua debido a la rotura de un componente interno.

c) Seguridad ● Mal manejo de las dimensiones de la tubería ● Mala instalación de las tuberías ● Mala instalación de las conexiones o tuberías, hacia la caldera pirotubular. ● Ubicación inadecuada del caldero pirotubular al ser un área muy reducida. ● Alto contenido de sales disueltas en el agua de pozo que entra al ablandador y abastece al caldero pirotubular de tecsup. ● Pocos implementos de seguridad al usar la caldera. d)Material ● Mal estado de las conexiones o tuberías . ● Inadecuado tamaño de tuberías en la salida del caldero pirotubular. Tuercas y tornillo, que unen las tuberías, en mal estado. ● Descalibración del medidor de temperatura

e) Costos (mantenimiento) ● Partes defectuosas que permiten la pérdidas de calor ● Interruptor defectuoso ● Alto costo de mantenimiento ● Reparar el ablandador de agua ● Termocupla en desuso 3° los 5 por qué Mal estado de las tuberías 1. ¿ Por qué hay un bajo rendimiento de la caldera? Porque las tuberías se encuentran en mal estado. 2. ¿Por qué se encuentran en mal estado las tuberías? Por que no se lleva un mantenimiento continuo 3. ¿Por qué no se hace un mantenimiento a las tuberías? Porque no hay producción en la caldera. 4. ¿Por qué no hay producción de la caldera? Porque no se dispone de equipos que utilizan energía de la caldera. 5. ¿Porque no hay equipos que usen la caldera.? Porque se le da poco funcionamiento a la caldera. 4° ishikawa

Ilustración 3: Diagrama de ishikawa 5° Matriz probabilidad impacto En la siguiente tabla de matriz de impacto, se muestra la causa raíz, cuán probable y que tanto afectan estas causas al funcionamiento de la caldera pirotubular en donde se multiplicara estas dos variables para obtener las principales causas raíces y poder implementar nuestra mejora sobre estas. tabla 3: matriz probabilidad impacto. CAUSA RAÍZ

PROBABILIDAD (P)

IMPACTO (I) ´´De 1-3 de menor a mayor impacto´´

PXI

Operadores no capacitados

3

2

6

Inadecuado manejo del equipo

3

2

6

Falta de personal

3

1

3

Falta de mantenimiento de tuberías

3

3

9

Falta de uso constante

3

2

6

Poco mantenimiento de calderas

3

3

9

Desuso de la termocupla

2

2

4

Falta de reparación en partes internas y externas

3

2

6

Falta de acondicionamiento para el uso

3

2

6

Tuercas y tornillos en mal estado (oxidados)

3

2

6

Inadecuada dimensión de la tubería

2

1

2

Presencia de aguas carbonatadas

3

2

6

Mala instalación de tuberías

3

2

6

Inadecuada ubicación de caldera

3

3

9

Falta de sirenas de alerta en todo el pabellón

2

3

6

fuente: elaboración propia

Interpretación: En el siguiente cuadro se aprecia las causas raíces y sus soluciones con más puntaje mostrados en la tabla número tres, del cual se extrajeron las soluciones con mayor impacto y mayor probabilidad estas se ordenaron en la tabla de causas y posibles soluciones. tabla 4: Cuadro de causas y posibles soluciones. CAUSA RAÍZ

SOLUCIÓN CONTRA-MEDIDA

Presencias de sales disueltas como: carbonatos de calcio y magnesio.

Tratamiento de agua por osmosis y ablandamiento de agua

Falta de mantenimiento en la red de las tuberías.

Eliminación de caliche en las tuberías por medio de un mantenimiento.

Inadecuada ubicación de caldera.

Ambiente exclusivo y aislado de las gases o líquidos inflamables

fuente: elaboración propia

7. EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS 6°matriz factis En el cuadro siguiente se muestra, el resultado del porcentaje que representa el factor, haciendo una evaluación de dependencia de un impacto contra otro, debido a ello se aprecian los espacios sombreados ya que no se puede evaluar el mismo impacto, cabe mencionar que se dio una escala que va de cero; cero coma cinco y la más alta de uno que indica de forma creciente la dependencia de un impacto con otro. tabla 5: Matriz de comparación pareada de factores para evaluación de procesos. Ponderación de los criterios

de 0;0.5;1

1

Impacto sobre los costos de mantenimiento

2

Impacto sobre la calidad de vapor

0,5

3

Impacto en los tiempos de producción

0

0,5

4

Impacto en la satisfacción del

0,5

0,5

1

2

3

4

5

total

factor %

0,5

1

0,5

0,5

2,5

25,00

0,5

0,5

0

1,5

15,00

0,5

0

1

10,00

0

1,5

15,00

0,5

cliente Impacto en la seguridad en la operaciones

5

0,5

1

1

1

3,5

35,00

10

100,00

fuente: elaboración propia

En la tabla siguiente se observa el significado de las letras en mayúscula que conforman la palabra FACTIS y su significado en el proceso de evaluación de la propuesta de mejora para el caldero de tecsup. tabla 6: Significado de la matriz factis Matriz Factis F

Facilidad para solucionarlo

A

Afecta a otras áreas

C

Mejora la calidad

T

Tiempo de implementación

I

Intención requerida

S

Seguridad de mejora

fuente: extraído de sesion 9. El siguiente cuadro muestra los criterios de selección esta tabla se deriva de la primera y de la segunda, explicando por ejemplo costos y mantenimiento tiene un factor de 2.5 pero está relacionada a la facilidad y si afecta a otras áreas por ende a estos dos criterios se le coloca este factor; por otro lado impacto sobre la calidad de vapor y la satisfacción del cliente tiene un factor de 1.5 este impacto está relacionado a si se mejora la calidad de vapor por ende se coloca este factor; siguiendo con otro impacto el tiempo de producción tiene un factor de 1 este impacto está relacionado al tiempo de implementación por ende se le da este factor a este criterio, por último el impacto de seguridad tiene un factor de 3.5 y se relaciona con el criterio de seguridad de mejora por ende se da este factor. tabla 7: Evaluación del factor y puntajes en la matriz factis Criterio de selección F

1. Difícil

Factor de porcentaje

factor %

2. Fácil

3. Muy fácil

2,5

20,0

2,5

20,0

1,5

12,0

A

1. No

2. Dos áreas

3. Más de dos áreas

C

1. Baja

2. Media

3. Alta

T

1. Más de 4 meses

2. Entre dos o cuatro semanas

I

1. Alta

2. Media

3. Baja

1,5

12,0

S

1. Poco

2. Medio

3. Mucho

3,5

28,0

12,5

100,0

3. Menos de 1 hora

1

8,0

fuente: Elaboración propia.

En la siguiente tabla se muestra el puntaje que va de uno a tres de menor a mayor facilidad que se tiene para llevar a cabo la mejora la descripción que se tendría en el proceso. tabla 8: Puntajes y descripción del criterio. Puntaje

Descripción

1

criterio bajo sobre el proceso

2

criterio moderado sobre el proceso

3

criterio alto sobre el proceso

fuente: Elaboración propia. El siguiente cuadro muestra las causas raíz del bajo rendimiento de la caldera y las posibles soluciones que se podrían implementar acompañado de una matriz factis la cual tiene en la parte superior los factores que se dieron a cada criterio, lo que se realiza es dar un puntaje de acuerdo a la descripción que va de uno a tres, por poner un ejemplo acondicionar un ambiente exclusivo para la caldera es difícil para ser una solución en vista de que no es fácil se coloca una puntuación de uno este valor es multiplicado por el factor así es el procedimiento de todos los criterios y luego se procede a sumar todos estos valores al final se obtiene un resultado total el cual es comparado con todos las demás propuestas de solución y se escoge el de mayor puntaje. tabla 9: Evaluación de causas raíz, en la matriz factis y puntajes. FACTIS 2,5

2,5

1,5

1

1,5

3,5

Causa raíz

Propuestas de solución

F

A

C

T

I

S

TOTAL

Inadecuada ubicación de la caldera.

Acondicionar un ambiente exclusivo para la caldera.

1

2

2

1

3

3

26.5

Presencias de sales disueltas como Previo análisis del agua carbonatos de calcio tratada en el y magnesio. ablandador.

3

1

3

3

2

3

31

Falta de

2

1

3

2

2

3

27.5

Programar un

mantenimiento a la mantenimiento continuo en la tubería de la red de tuberías. caldera.

Poco personal Capacitación a los especializado en el todos docentes área de calderas referentes al área

2

1

2

2

2

3

26

La caldera no tiene un uso constante y Termocupla en Mayor empleabilidad de desuso la caldera en los cursos

2

1

3

3

2

2

25

Falta de reparación Adquisicion de de los tubos repuestos internos de internos de caldera la caldera

1

1

3

2

2

3

25

Poco mantenimiento de calderas

Programar un mantenimiento preventivo de la caldera

2

1

2

3

1

3

25,5

Tuercas y tornillos Revisión de las tuercas en mal estado y tornillos antes del uso (deteriorados) de la caldera

2

1

2

3

3

2

25

Inadecuado tamaño de la tubería de salida de vapor

1

1

2

2

1

3

22

Mala instalación de instalación correcta de tuberías de vapor las tuberías de vapor

1

1

3

2

1

3

23,5

Falta de sirenas de Instalación de un alarma en todo el sistema de alarma para pabellón sobrecargas

1

1

2

2

2

2

20

Mejorar la geometría del tamaño de la tubería de salida de vapor Modelamiento y

fuente: Elaboración propia. Interpretación: Mediante la siguiente tabla se puede concluir que la solución con mayor puntaje con un total de 31 puntos es la de realizar un previo análisis del agua tratada en el ablandador, debido a que este proceso es muy importante en el funcionamiento de la caldera y puedo influir en otros factores. Bajo estos resultados se procede a hacer el desarrollo de alternativa de propuesta (Ingenieria del proyecto).

8. DESARROLLO DE ALTERNATIVA PROPUESTA

1) Diagrama de proceso Determinación de alcalinidad por el método Winkler:

Determinación de dureza por complexometria:

2) Lista de recursos y la cantidad sus características computadoras medidores. 2.1. Reactivos

tabla 10:

Reactivos para analisis de dureza. Ácido clorhídrico

Se usará una concentración de 3M para determinar la cantidad de hidróxido, carbonatos, bicarbonatos que contiene el agua del subsuelo, se utilizara 2 litros por año

Hidróxido de sodio

Se usará una concentración de 3M para determinar la cantidad de hidroxilos que contiene el agua del subsuelo, este reactivo se utilizara 500 gr. de la calidad químicamente puro (QP) para 1 año

Fenantrolina

Regulador de pH entre un rango de 8-9 , se utilizara 100 gr por cada año

Naranja de metilo

Regulador de pH entre un rango de 3-4, este se utilizara 100 gr por cada año

BaCl2

Sirve para la precipitación de los carbonatos de una solución, se utilizara 400 gr por cada año

Na2CO3

Sirve generalmente para estabilizar el medio alcalino de una solución química, se utilizara 500 g por cada año

EDTA

Sirve para la titulación de EDTA para la determinación cuantitativa del Ca y Mg, se utilizara 1 Kg por cada año

Negro de Ericromo (NET)

Indicador de PH 4-6 y ello nos sirve para la cuantificación de Ca y Mg, se utilizara 100 ml por cada año

trietanolamina

Es un agente químico que ayuda a regular el pH y mantener un medio alcalino de la solución.se utilizara 100g por cada año

Etanol Absoluto

Es un disolvente orgánico para que reaccione de forma rápida con el Ca y Mg, se utilizara 500 mL por cada año

NH3

El amoniaco es un agente químico muy tóxico que sirve mayormente para acomplejar a los demás metales que se encuentran el el agua, se utilizara 500 gr por cada año

HNO3

El acido nitrico es una sustancia quimica que sirve para oxidar ciertos elementos que se encuentra en la solución, se utilizara 500 mL por cada año

NH4Cl

El Cloruro de Amonio sirve como un compuesto selectivo de Ca y Mg, se utilizara 400 ml por cada año

fuente: Elaboración propia. 2.2 Materiales tabla 11: Materiales para análisis de dureza. Matraz

Es un material fabricado de vidrio que sirve para contener el volumen de las sustancias ,se utilizara 4 a 5 por año.

Fiola

Es un material fabricado de vidrio que sirve para preparar ciertas soluciones con un volumen y concentración especificado,,se utilizará 4 a 5 por año.

2Pipeta

Es un material de vidrio que sirve para extraer soluciones y reactivos químicos con un cierto volumen, ,se utilizara 4 a 5 por año.

Propipeta

Es un material fabricado a base de jebe que ayuda a extraer los reactivos químicos de sus envases.,se utilizará 2 a 3 por año.

Bureta

Es una material que se utiliza para realizar titulaciones que a su vez servirán para la determinación cuantitativa de un elemento en una solución química se utilizara 4 a 5 por año.

Espátula

La espátula sirve para sacar compuestos químicos de origen sólido de sus frascos,se utilizara 4 a 5 por año.

Luna de reloj

Es un material fabricado de vidrio que sirve para transportar compuestos químicos sólidos.,se utilizara 8 a 10 por año.

Piceta

Sirve para la almacenar el agua destilada .,se utilizará 2 a 3 por año.

placa de porcelana

Sirve para transportar los vasos de porcelana ,se utilizara 1 por año.

Pinza de doble bureta

Sirve para sujetar y mantener firme las buretas ,se utilizara 2 a 3 por año.

Soporte Universal

Sirve para armar el equipo que se utilizara en la titulación química.,se utilizara 1 a 3 por año.

Estufa

Sirve para eliminar la humedad de los productos formados. ,se utilizara 1.

Plancha de calentamiento

Se emplea para calentar diversas sustancias o muestras.,se utilizara 1 por año.

Calculadora

Se emplea para realizar los cálculos necesarios de cada procedimiento ,se utilizará 1.

Cuaderno de reacciones

Se utiliza para tomar notas de las reacciones que se pueden dar en cada procedimiento. se utilizará 3.

fuente: Elaboración propia. 3.1 Equipos de seguridad . tabla 12: Reactivos para analisis de dureza.

Mandil o guardapolvo

Es un implemento fabricado de algodón que ayuda a evitar algún tipo de lesión a causa del efecto corrosivo de los ácidos que utilizaremos. ,se utilizará 2 por año.

Zapatos de acero

Es un implemento fabricado generalmente de lona o acero que sirve para proteger a los pies de la acción corrosiva de un ácido o una base se utilizará 1 a 2 por año.

Lentes de seguridad

Es un implemento fabricado de lona que sirve para proteger a los ojos de los efectos de un agente químico se utilizara 1 a 2 por año.

Guantes de latex

Es un implemento que sirve para aislar los agentes químicos corrosivos y tóxicos de nuestra piel , se utilizara 1 a 2 cajas por año.

guantes de lona

Se utiliza para agarrar soluciones que tengan una alta temperatura se utilizara 1 a 2 por año.

mascarillas

Estos implementos son fabricados de fibra sintética que ayuda a evitar el contacto con los gases tóxicos que emiten ciertos reactivos químicos , se utilizará 1 a 2 cajas por año.

fuente: Elaboración propia. 3) Evalúa el impacto social y ambiental del proyecto.

Al implementar un previo análisis del agua tratada en el ablandador, podemos mejorar la eficiencia de la caldera pirotubular, y a su vez, podría causar un impacto ambiental y social en el laboratorio de Tecsup.Los cuales se explicará a continuación : IMPACTO AMBIENTAL

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Mínimo impacto ambiental, debido a los residuos restantes, que se producen al realizar los análisis de las sales en el agua, como el magnesio y el carbonato de calcio.

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Menor cantidad de emisión de gases de CO2, lo cual produciría una menor contaminación ambiental, debido a la baja cantidad de carbonatos presentes , los cuales al estar en forma de ácida ,generan CO2 y agua.

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Debido a que la caldera es solo con fines educativos la contaminación no es demasiada por su poco uso.

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IMPACTO SOCIAL Generaría un mayor aprendizaje en los estudiantes, al saber la importancia de los análisis de las sales del agua, como el magnesio y el carbonato de calcio. Asimismo, cómo esto influye en la corrosión, incrustaciones y el rendimiento en la caldera pirotubular.

4) Remodelación del espacio En el siguiente croquis de tecsup se pueden apreciar todos los laboratorios pero el enfoque se realizará justo en el pabellón seis del departamento de procesos quimicos y metalurgicos, exactamente en el aula 608 indicado en la imagen con un círculo rojo.

. Ilustración 4: Croquis de tecsup En la siguiente gráfica se especifica las medidas de el laboratorio 608, donde las medidas están expresadas en una escala de 1:10 donde un centímetro equivale a 10 centímetros, el

flujo de color rojo indica la entrada y salida de agua y su paso por el ablandador, caldera y tanque de purga; el flujo anaranjado indica el paso de el agua con salmuera utilizada para limpiar iones que quedan en el ablandador.

Ilustración 5: Croquis del laboratorio de 608, sala de calderas. Una de las remodelación pensada para llevar a cabo el analisis quimicos de la dureza del agua, es colocar una mesa de análisis de la dureza en el mismo lugar donde se encuentra la caldera ya que esto ahorraría tiempo en trasladarse a los laboratorio lo que demandará de pedir reactivos materiales y evitar entre otros percances. Esta remodelación trae beneficios como el de obtener resultados hechos en el lugar y de forma inmediata para el proceso, cabe resaltar que muchos de los estudiantes entenderán mejor del proceso riguroso que lleva prender la caldera realizando el debido análisis antes de su

funcionamiento. Ilustración 6: Croquis del laboratorio de 608, sala de calderas con la mejora.

9. EVALUACIÓN ECONÓMICO Y FINANCIERO 1. Inversión tangible Se consideran activos tangibles todos los bienes de naturaleza material susceptibles de ser percibidos por los sentidos, en nuestro proyecto se considera una inversión tangible a todos los materiales de laboratorio a utilizar para el análisis de la dureza del agua que sale del ablandador y la mesa de laboratorio. En el desarrollo de los análisis previos a la puesta en marcha del proyecto se necesitará una inversión tangible de 1069.44 nuevos soles. 2. Inversión intangible Las inversiones intangibles son aquellas que no tienen una existencia física, su valor se limita a los derechos y beneficios esperados que su posesión confiere al Estado, en nuestro caso no existe una inversión intangible ya que el analisis sera realizado por los estudiantes que ya sepan utilizar y realizar todos los procedimientos y tratamientos de cálculos de esta mejora. 3. Estructura del capital de trabajo, considerando de todas formas un % de financiamiento bancario. Para el proyecto de mejora de tratamiento de agua se tomará en cuenta que el 50% del dinero será propio (tecsup) y el otro 50% será el financiamiento por el banco (BCP).

4. Elaborar el presupuesto de financiamiento. Se realizará un préstamo de la mitad de la inversión total equivalente a 4632.771 soles con una tasa de interés del 14% dentro de los próximos 4 años. y el monto a devolver al banco será de 6364.4870 soles.

CONCLUSIONES

● Se emplearon herramientas, como el brainstorming, para realizar realizar un listado de las principales problemáticas que se dan en el funcionamiento en la caldera pirotubular; dicho listado nos permitió encontrar el problema principal que se está dando en la caldera pirotubular.

● Realizándose un análisis del problema y con la ayuda de las herramientas de análisis, como el diagrama FACTIS y el brainstorming , se pudo determinar la mejor solución que provoque mayor probabilidad y mayor efecto sobre la problemática. ● Se programó un mantenimiento preventivo de las tuberías y la caldera pirotubular, así como las pruebas respectivas para prevenir posibles incrustamientos o corrosión de la tubería de la caldera. ● Se evaluó la inversión tangible teniendo en cuenta los materiales necesarios para realizar los análisis a la caldera pirotubular, obteniéndose un total de 1069.44 nuevos soles de inversión tangible necesaria. De igual manera se realizó un análisis de la inversión intangible, en el cual se tomó en cuenta los reactivos necesarios para la puesta en marcha del proyecto, el cual fue de 852.5 nuevos soles, mas no de las personas encargadas, ya que son los mismos estudiantes quienes realizarán el análisis. ●

Se evaluaron los costos variables y fijos que se generan antes, y después de realizarse la mejora a la caldera pirotubular, con lo cual se pudo comprobar que la mejora si genera una disminución en el costo de la caldera . Con respecto a los costos variables se visualiza una disminución de 1.96 a 1.26 nuevos soles por prueba realizada. Y en los costos fijos se observa un disminución de 800 a 400 nuevos soles; esto corrobora que el proyecto si sería adecuado para realizarse en la caldera pirotubular, al generar un ahorro económico en su análisis.