Facultad de Ingenier

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Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de
la Producción.

• Reingeniería del Sistema de Vapor para un
  Laboratorio Farmacéutico.

Expositor Gabriel José Gallegos Grunauer.
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Agenda

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

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Introducción.

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

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Objetivos.

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

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Descripción del Proyecto.

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

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Descripción del Proyecto.

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

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Descripción del Proyecto.

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

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Agenda

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

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

• Sistema de Generación de Vapor.

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

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

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

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

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

• Sistema de Distribución de Vapor.

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

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

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Agenda

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

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Problemas encontrados en el Sistema de Vapor
existente.

• Desconocimiento de la demanda energética de
  algunos de los usuarios finales.
• Presencia de golpe de ariete y ruido en las
  tuberías durante el arranque de la caldera los
  días.
• Mal estado de la cañuela aislante y ausencia de
  ésta en ciertos tramos de tubería.
• Dimensionamiento incorrecto de la pierna de
  extracción de condensado del distribuidor de
  calor.
• Imagen Distribuidor Actual, Imagen Distribuidor
  Propuesta,
• Tabla de Dimensionamiento.

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Problemas encontrados en el Sistema de Vapor
existente.

• Ausencia total de piernas de extracción de
  condensado a lo largo de la tubería principal de
  distribución de vapor.
• Sistema de Vapor Actual, Sistema de Vapor
  Propuesto
• Diseño incorrecto de la pierna de extracción de
  condensado del cuarto de estabilidad.
• Imagen Estado Actual
• Pérdidas de las condiciones ambientales del
  cuarto de inestabilidad durante los fines de
  semana ó cuando se apaga la caldera.
• Diseño inadecuado de los sistemas de reducción de
  presión de vapor.
• Imagen Diseño Actual, Imagen Diseño Propuesto.

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Problemas encontrados en el Sistema de Vapor
existente.

• Pérdidas de vapor (fugas) a través de las trampas
  de vapor, válvulas y accesorios.
• El intercambiador de calor opera a una presión de
  vapor de 100 psig, cuando éste puede funcionar
  adecuadamente a una presión menor.
• El tanque de agua desionizada caliente opera a
  una presión de vapor de 100 psig, cuando éste
  puede funcionar adecuadamente a una presión
  menor.

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Agenda

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

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Descripción del Sistema de Vapor Propuesto.

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

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Descripción del Sistema de Vapor Propuesto.

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

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Descripción del Sistema de Vapor Propuesto.

• Instalación de 3 líneas de retorno de condensado
  independientes, para el condensado de 100, 60 y
  30 psig respectivamente.
• Rediseño de los sistemas de reducción de presión
  de vapor.
• Imagen Diseño Actual, Imagen Diseño Propuesto.
• Instalación de un sistema de recuperación de
  vapor flash a 15 psig.
• Imagen Sistema Recuperación de Vapor Propuesto,
• Imagen Sistema Recuperación de Vapor General.
• Instalación de válvula de prueba de las trampas
  de vapor.
• Imagen Distribuidor Actual, Imagen Distribuidor
  Propuesta

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Agenda

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

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Plan de Mantenimiento Preventivo del Sistema de
Vapor.

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

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Plan de Mantenimiento Preventivo del Sistema de
Vapor.

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

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Agenda

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

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Tablas de Resultados.
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Tablas de Resultados.
28
Tablas de Resultados.
29
Tablas de Resultados.
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Tablas de Resultados.
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Agenda

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

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Análisis de Costos.

• Costo de Implantación del Sistema Propuesto

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Análisis de Costos.

• Ahorro obtenidos con el Sistema Propuesto.
• Con la reducción de la presión de trabajo del
  intercambiador de calor y del tanque de agua
  deionizada se obtiene un ahorro de 40.80 Kg/h de
  vapor, lo implica un ahorro anual de 6265.90
• Con el Sistema de recuperación de vapor se
  recupera 90.36Kg/h a 15psig, obteniendo un ahorro
  anual de 13877.13
• El ahorro anual que se obtiene al implantar el
  sistema aquí propuesto es de 20143.03 anuales,
  lo que equivale al consumo de diesel de 1.6
  meses.

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Análisis de Costos.

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

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Agenda

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

36
Conclusiones y Recomendaciones.

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

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Conclusiones y Recomendaciones.

• El sistema de recuperación de vapor flash
  permitirá obtener un ahorro de 13877.13 anuales,
  lo que hace factible el montaje de este equipo.
• El ahorro que se obtiene al disminuir la presión
  de vapor del intercambiador de vapor y del tanque
  de agua deionizada es de 6265.90 anuales.

38
Conclusiones y Recomendaciones.

• El sistema de recuperación de vapor flash
  permitirá obtener un ahorro de 20143.03 anuales
  en combustible, agua y productos químicos,
  logrando disminuir los costos de operación de la
  planta.
• Se concluye que al rediseñar los sistemas de
  reducción de presión de vapor, se obtiene un
  ahorro en la instalación y mantenimiento del
  sistema de distribución de vapor debido a
  reducción de fugas de vapor a través de las
  trampas y accesorios.

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Conclusiones y Recomendaciones.

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

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Conclusiones y Recomendaciones.

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