materiales metalicos utilizados en la empresa azucarera casa grande en el proceso de fabricacion del...

UNIVERSIDAD CÉSAR VALLEJO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

ASIGNATURA:

INGENIERIA DE MATERIALES

PROYECTO:

“MATERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA

AZUCARERA CASA GRANDE”

DOCENTE:

-ING. TEOFILO MARTIN SIFUENTES INOSTROZA

ALUMNOS:

- SALAZAR PAREDES EMERSON

- LLICAN BECERRA YITZHAR

- LEON CABRERA ANDERSON

- NORIEGA ALVA MARCOS

TRUJILLO – 2016

METERIALES METALICOS FERROSOS UTILIZADOS EN EMPRESA AZUCARERA CASA GRANDE

2

ÍNDICE GENERAL

I INTRODUCCION. ................................................................................................................... 3

1.1.realidad problemática ....................................................................................... 6

1.2.hipotesis ........................................................................................................... 6

1.3.objetivos ........................................................................................................... 6

1.3.1. Generales ................................................................................................ 6

1.3.2. Específicos .............................................................................................. 6

II METODOLOGIA. ................................................................................................................. 7

III RESULTADOS. .................................................................................................................... 8

2. Lista materiales metálicos ferrosos utilizados en azucarera ....................................... 8

2.1.En Área de mantenimiento ............................................................................... 8

2.2. En Área de elaboración .................................................................................. 9

3. Propiedades químicas, (mecánicas y térmicas) .................................................. 11

De los materiales metálicos.

3.1. Caldera de 23MW ......................................................................................... 11

3.1.1. Descripción de propiedades químicas y mecánicas. ................................. 14

3.1.2. Ensayos tecnológicos ............................................................................ 15

3.2. Intercambiadores de calor tipo M3 de placas ................................................ 15

3.2.1 Ensayos Tecnológicos. .......................................................................... 17

3.3. Evaporador. ................................................................................................. 20

3.4. Turbogenerador de vapor a contrapresión. .................................................. 23

3.4.1. Partes principales ............................................................................................. 23

3.4.1.1. Rotor ................................................................................................... 24

3.4.1.2. Alabes. .............................................................................................. 25

3.4.1.3. Válvulas de admisión y desfogue. ................................................ 26

3.5. Bombas centrifugas de agua .................................................................................. 27

3.6. Tuberías de alimentación de agua para caldera. ................................................ 29

I.V.CONCLUSIONES. ............................................................................................................ 31

V.REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. .............................................................................. 32

V.I.ANEXOS. ............................................................................................................................ 34


3

I. INTRODUCCION.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS:

Las crónicas de la época refieren que el capitán Martín Bazán Heredia fue

propietario de la hacienda Casa Grande, Facalá y Mocollope. Sus

herederos la vendieron al alemán Luis Albrecht, que también había

comprado la hacienda de Lache. Con estas cuatro empresas Albrecht creó

Casa Grande Zuckerplantagen A.G. alrededor de 1860, la misma que operó

con una fábrica moderna y creo su propia moneda para sus operaciones

internas; siendo una empresa próspera.

El año 1879 se dio la guerra con Chile, reduciéndose los sembríos por falta

de mano de obra, debido a que los obreros se enrolaron en las filas del

ejército patrio. Luis Albrecht, ante las amenazas del general chileno Patricio

Lynch, se vio obligado a pagar cupos al ejército invasor para evitar el

incendio de la ciudad de Trujillo y los cañaverales del Valle Chicama y puso

a disposición de la causa nacional su hacienda y su fortuna, acuñando la

célebre frase “Nadie debe nada. Los bienes se han hecho para reparar los

males”. Agobiado por una penosa enfermedad y la crisis económica

desatada a raíz de la guerra con Chile, puso en remate su empresa el 1 de

agosto de 1888. Esta propiedad fue adquirida por otro alemán, el señor

Juan Gildemeister, quien formó la empresa Casa Grande y Co. Tuvo una

breve administración hasta que dejó de existir en 1895.

La empresa pasó a ser administrada por sus hijos e iba camino a la ruina

hasta que un pariente, don Enrique Gildemeister, experimentado

negociante, logró salvarla y comenzó a adquirir otras haciendas para

ampliar su frontera agrícola, habiendo propuesto a su familia hacer uso del

crédito de los bancos para modernizar el ingenio y hacerlo más competitivo.

En 1915 compró el puerto Malabrigo por donde realizó sus operaciones

portuarias con el extranjero y adquirió en 1927 la hacienda Roma y, con la

adquisición de esta hacienda consolidó su posición, convirtiéndose en el

emporio agroindustrial más importante del Valle Chicama y uno de los más

grandes del Perú.


4

Con la reforma agraria del gobierno militar ocurrida en el año 1969, Casa

Grande pasó a manos de sus trabajadores asociados en Cooperativas y

Sociedades Agrícolas de Interés Social.

Antes de ser intervenida por el gobierno militar la hacienda Casa Grande

era propietaria de grandes extensiones de tierras: en la Costa tenía 107,717

hectáreas y en la Sierra 75,086 hectáreas.

El 13 de marzo de 1996, después de los fallidos intentos de cambiar el

modelo cooperativo, el gobierno promulgó el Decreto Legislativo 802, “Ley

de Saneamiento Económico Financiero de las Empresas Agrarias

Azucareras” y con fecha 01 de julio de 1996, por decisión de la mayoría de

socios cooperativistas, Casa Grande se acogió a dicha norma y decidió

cambiar de modelo social convirtiéndose en una Sociedad Anónima, con lo

que los socios cooperativistas que capitalizaron sus adeudos se

convirtieron en accionistas de la compañía, al igual que el Estado.

En el año 1998, la sociedad fue adecuada a la forma de Sociedad Anónima

Abierta, por disposición de la Ley General de Sociedades.

En octubre del 2005, Lakebar Holding S.A adquirió el 21.2% de las acciones

de la compañía a la empresa Roncesvalles, el mayor accionista particular

en ese momento, y posteriormente, el 25 de enero del 2006 Corporación

Azucarera del Perú S.A adquirió el 57.09 % de acciones de la azucarera a

través de una Oferta Pública de adquisición (OPA) convirtiéndose en el

accionista mayoritario.

En Junta General de Accionistas de fecha 31 de marzo de 2008, se acordó

modificar la razón social de Empresa Agroindustrial Casa Grande S.A.A, a

Casa Grande S.A.A.


5

ASPECTOS GENERALES.

La agroindustria nacional siempre ha sido uno de los principales problemas

de nuestra historia republicana, no sólo por su importancia económica, sino

también por su constante incidencia social y cultural en los espacios en

donde se recrea a través de sus múltiples manifestaciones, que van desde

los primeros latifundios capitalistas de inicios del siglo XX, las cooperativas

de propiedad social surgidas del gobierno de la Junta Militar, hasta las

ahora reprivatizadas empresas de propiedad transnacional

Como producto del Plan de Ajuste Estructural (PAE) promovido durante los

primeros años de la década de 1990.

Casa Grande, ubicada en el departamento de la libertad, sede de la

empresa azucarera casa grande; una de las empresas azucareras más

importantes tanto a nivel regional como nacional. Y que ahora, a través de

la nueva administración a cargo del grupo Gloria, viene produciendo un

proceso de modernización económica que de diversas maneras se traduce

en la emergencia de una nueva situación económica, social y cultural en el

pueblo, situación que estamos seguros se encuentra en correspondencia

tanto con los escenarios económico - políticos y socioculturales nacionales

e internacionales.

El desarrollo del presente informe está constituido en 3 partes, la primera

está referida al MARCO TEORICO, en el cual se proporcionara la

importancia de los materiales metálicos en las industrias azucareras, así

mismo se brindara la lista de los materias metálicos ferrosos de mayor

utilidad en el proceso de elaboración del azúcar que tiene la empresa

azucarera casa grande; así mismo se hará la descripción de la función que

cumple cada uno de estos materiales.

En la segunda parte, encontraremos la descripción de sus propiedades

químicas, (mecánicas y térmicas), y ensayos tecnológicas de cada uno de

estos materiales.

Y por último, en la parte final se tocara la METODOLOGÍA implementada en

nuestra investigación.


6

1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA:

¿De qué manera influyen los materiales metálicos ferrosos utilizados por la

empresa azucarera casa grande en el proceso de elaboración del azúcar?

1.2. HIPOTESIS:

Los materiales metálicos ferrosos utilizados por la azucarera casa grande

son de gran importancia, Tanto en los procesos de preparación,

elaboración y distribución del producto final (AZUCAR); debido a que estos

materiales tienen una durabilidad alta y están diseñados para soportar altas

presiones y temperaturas.

1.3. OBJETIVOS:

1.3.1 GENERAL:

Elaborar una lista de los materiales metálicos ferrosos de mayor utilidad

que utiliza la azucarera casa grande para la elaboración del azúcar y

proporcionar información sobre las propiedades químicas, mecánicas y

tecnológicas que tiene cada una de ellas.

1.3.2. ESPECIFICOS:

Realizar la descripción de la función que cumple cada uno de estos

materiales en las diferentes etapas de la elaboración del azúcar.

Elaborar una lista de los materiales metálicos ferrosos de mayor

utilidad en el proceso de fabricación del azúcar.

Hacer la descripción de sus propiedades mecánicas y químicas de

cada uno de estos materiales.

Informar sobre las propiedades tecnológicas que tiene cada uno de

estos materiales.


7

II. METODOLOGIA.

MATERIALES METALICOS DE MAYOR UTILIDAD EMPLEADOS EN LA

ELABORACION DEL AZUCAR.

La empresa azucarera casa grande es una de las más grandes empresas

a nivel nacional en elaboración y producción del azúcar. Ante ello es

necesario contar con las herramientas más sofisticadas para cumplir las

exigencias y demanda del cliente; para ello, se necesitan que estos

materiales cumplan las exigencias mecánicas y térmicas a las que serán

sometidas en operación.

Basado en ello, en el diseño de nuestra investigación solo nos enfocaremos

en elaborar un listado de los materiales metálicos con composición de

hierro de mayor importancia que utiliza la AZUCARERA CASA GRANDE

en el proceso de elaboración del azúcar.

Para ello, visitamos la empresa azucarera casa grande y nos enfocamos

en el área de mantenimiento de los equipos y el área de producción, para

así entrevistar a los encargados de dichas áreas y nos puedan brindar

sobre la importancia de estos materiales en el proceso de elaboración del

azúcar, así como también el modelo, tipo y función de cada uno de estos

materiales.

Finalmente la metodología de análisis se realizara solo a los materiales

metálicos de mayor utilidad y comprenderá en saber las propiedades

químicas, mecánicas y tecnológicas de cada una de estas.


8

III. RESULTADOS.

CAPITULO I

MARCO TEORICO

2. Lista de Materiales metálicos de mayor utilidad.

Las cuales son:

Calderas 23 MW

Turbogenerador de vapor 12 MW Siemens modelo 1968 de

contrapresión.

Intercambiador de calor tipo M3 de placas

Evaporador tipo Roberts

Bomba centrifugas de agua

Tuberías de trasportación de agua de alimentación a caldera

Tornos

Fresadoras

2.1. Área de Mantenimiento.

Taller de Mecánica:

La empresa cuenta con ingenieros y operarios que realizan las

reparaciones generales de todo el equipo de la empresa y también realizan

trabajos a otras empresas azucareras. También se fabrican una serie de

equipos para servicio interno. En esta sección, la fabricación de mazas para

trapiches tanto para consumo interno como para abastecimiento a otras

Azucareras. En la Sección de Tornos chicos. En esta sección hay 13 tornos


9

que varían de longitud y velocidad para diferentes trabajos pequeños tales

como trabajo de material de bronce, fierro fundido, etc.

Tornos medianos: en esta sección del taller se tiene 12 tornos que varían

de longitud de bancada y velocidad de trabajo se hacen trabajos como ejes,

bocinas, pernos, tubos, etc. Tornos grandes: existen 4 tornos de mayores

dimensiones, lo que permite preparar mazas y ejes de gran tamaño para

su uso de la misma empresa y de otras empresas azucareras.

Sección Fresas.

Tiene 3 fresas, en las cuales se hacen los siguientes trabajos: Engranajes,

Piñones para mover mazas, peines para trapiches etc. Sección Taladros:

En esta sección hay 6 taladros.

Prensa Hidráulica: Esta prensa se emplea para ensamblar las mazas en

los ejes que son de gran tamaño. Fundición: En esta sección se hace todo

lo referente a la fundición de las mazas, bombas, etc. y cuenta con las

siguientes máquinas: Dos hornos rotatorios, dos hornos cubilote, un crisol

2.2. Área de elaboración del azúcar.

Filtración.

Para la filtración de la cachaza existen 5 filtros rotatorios al vació y 4 filtros

a presión 3 de los rotatorios son marca Oliver (148 y los otros 2 son marca

EIMCO (1952 los filtros a presión son todos de marca FASH- FLOC

Evaporación.

Para la evaporación existe 1,6 Ha que está distribuida en 21 cuerpos que

se agrupa en la forma siguiente: pre-evaporadores 7 grandes y 2 chicos

con un total de 7200 𝑚². Además se cuenta con 3 cuerpos de evaporadores

de triple efecto de 2 000 𝑚² y 3 cuerpos de simple efecto de 1.000 𝑚² cada

uno. Los últimos cuerpos de los triples están conectados a condensadores

barométricos equipados cada uno con su bomba de vació tipo anillo de

agua Para el enfriamiento de agua de inyección tanto de los evaporadores

como de los tachos, existe una torre de tiro natural y una torre de tiro

forzado con sus bombas de agua caliente y fría respectivamente. Hay

además 5 bombas de vacío a pistones accionados por motores eléctricos

que sirven para el sistema central de vació.


10

Cristalizadores.

Se cuenta también con 12 cristalizadores para mazas A y B muy antiguos

y modificados en la Empresa Casa Grande. Los 6 modificados tienen una

capacidad de 80 TM, 5 antiguos de 60TM y un FABRIMET de 80 Ton.

Centrifugadoras.

Para la centrifugación de las masas A y B mejor dicho del lado A y del lado

B se distribuyen como sigue: lado A: 5 centrifugas para azúcar refinada (2

marca Western States y 3 marca BMA), y 5 para refundición. En el lado B,

se encuentran 7 centrifugas para azúcar de exportación (6 marca Buckau

Wolf y 1 marca Western states) y 16 centrifugas de tercera marca Western

States. En la Sección de Refinería se tiene un equipo de dos tanques

carbonatadores, 6 filtros prensa y 3 filtros Pronto para repasar el carbón

residual que lleva el licor cuando se usa carbón.

El equipo para decalizar las mieles con carbón activador consiste de los

tanques de preparación de 8 filtros (Schumacher) a presión. Para el

cocimiento de las masas de azúcar existen 3 tachos. La azúcar refinada

que es secada mediante un tambor de doble efecto marca BMA con una

capacidad máxima de 350 toneladas por día y además para depositar las

masas de refinada se cuenta con un cristalizador FABRIMET de 170

toneladas de capacidad.

Planta Generadora de Vapor.

En la azucarera Casa Grande existe 12 calderos que generan

aproximadamente unas 330 toneladas de vapor/h, quemando bagazo de

caña y petróleo. El vapor vivo se genera de 32 a 21 atmósferas

respectivamente, esta presión puede reducirse según los requerimientos

mediante válvulas de reducción. Para el agua de alimentación de estas

calderas; se usa exclusivamente el agua de condensación y se cuenta con

3 tanques de almacenamiento con una capacidad de 4 600 𝑚³. Se cuenta

además con dos tanques de petróleo uno de 200 000 galones y el otro de

500 000 galones de capacidad.

Para el almacenamiento de bagazo se tiene una bagacera provista de

conductores aéreos para almacenar y recuperar el bagazo.

La generación y transporte de energía en forma eléctrica y tiene

importantes ventajas económicas; Debido al costo por unidad de energía

eléctrica generada, Las instalaciones eléctricas también permiten utilizar

la energía hidroeléctrica a buena distancia del lugar donde se genera.


11

3. Propiedades químicas, (mecánicas y térmicas) de los materiales

metálicos.

3.1. Caldera de 23 MW.

La superficie de la Caldera, paredes hogar, zonas de convección y

economizadores, estarán construidos de Lámina de acero al carbono en

Calidad Certificada ASTM A 515 Grado 70.

DESCRIPCIÓN DE LAS PROPIEDADES ACERO ASTM A 515 GRADO 70.

Aplicación Son chapas de acero de silicio de carbono que se utiliza

principalmente en la fabricación de calderas y recipientes a

presión de temperatura intermedia y alta.

Grados de Acero A229M, (s) A515M (Gr. A, B, C),

Propiedades

mecánicas

Resistentes a los esfuerzos térmicos, limites elásticos,

alargamientos debido a la dilatación(sometidos a elevadas

temperaturas), resistentes a la fluencia y tracción

Procesos de

fabricación

Laminado en caliente, laminados controlada, o normalizado.

Normas Código ASME, ASTM A 515


12

Beneficios de los metales aleados.

Carbono(C): A mayor contenido de carbono, la superficie de la caldera

tendrá una mayor resistencia a los esfuerzos pero menor ductilidad. Se

convierte en un material más duro y más frágil, poco útil para uso

estructural.

A menor cantidad de carbono, menor será su resistencia y será más dúctil.

Material con buen comportamiento inelástico-plástico, muy útil para su uso

estructural.

Magnesio (Mn): El manganeso le brinda al acero ductilidad, dureza y mayor

resistencia frente al impacto, pero se volverá más frágil a sufrir agrietas.

Fosforo (P): El contenido de fósforo se mantiene por debajo del 0.04%,

cantidad que tiende a disolverse en ferrita, aumentando ligeramente la

resistencia y la dureza. En algunos aceros, una cantidad de fósforo entre el

0.07 y el 0.12%, parece mejorar las propiedades del corte. En mayores

proporciones, el fósforo reduce la ductilidad, aumentando con ello la

tendencia del acero a agrietarse cuando se trabaja en frío.

Azufre (S): Normalmente es una impureza y se mantiene a un bajo nivel.

Sin embargo, alguna veces se agrega intencionalmente en grandes

cantidades (0,06 a 0,30%) para aumentar la maquinabilidad (habilidad para

ser trabajado mediante cortes) de los aceros de aleación y al carbono.

Silicio (Si): actúa como endurecedor en el acero de aleación. Cuando se

adiciona a aceros de muy baja cantidad de carbono, produce un material

frágil con baja pérdida por histéresis y alta permeabilidad magnética.

PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE LA SUPERCIE DE LA CALDERA Y HOGAR

Grado

70

Composición química en % Características mecánicas

ASTM C Mn Pmax S. Max Si Resist.

tracción

Resist.

fluencia

Alarga (%)

mm

A 515 0.35 1.20 0.035 0.035 0.15/0.4

Max

485/620

MPa

260 MPa 17


13

Cromo (Cr): Aumenta la profundidad del endurecimiento y mejora la

resistencia al desgaste y corrosión.

Níquel (Ni): Mejora las propiedades del tratamiento térmico reduciendo la

temperatura de endurecimiento y distorsión al ser templado.

No forma carburos u óxidos. Esto aumenta la resistencia de un acero sin

disminuir su ductilidad. Se utiliza con frecuencia junto con el níquel para

obtener la tenacidad y ductilidad proporcionadas por el níquel, y la

resistencia al desgaste y la dureza que aporta el cromo.

Molibdeno (Mo): Mejora las propiedades del tratamiento térmico del acero.

Después del carbono, es el que tiene el mayor efecto endurecedor y un alto

grado de tenacidad. Otorga gran dureza y resistencia al acero a altas

temperaturas.

Cobre (Cu): Mejora la resistencia a la corrosión de los metales.

Vanadio (V): Mejora la tenacidad de los metales. Es Difícil de suavizar por

revenido, por ello se lo utiliza ampliamente en aceros para herramientas.

Imparte dureza y ayuda en la formación de granos de tamaño fino. Aumenta

la resistencia al impacto (resistencia a las fracturas por impacto) y a la

fatiga.

DESCRIPCIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS TUBOS INTERNOS(HOGAR-INTERCAMBIADOR DE

CALOR) A VAPOR

Aplicación Tubos tipo serpentinas para calderas

Proceso de

Fabricación

Grados de Acero

Laminado en caliente

Carbono-Manganeso, baja aleación (T/P11, 13CrMo4-5, T/P22,

10CrMo9-10, WB36, T23), alta aleación (T/P91, T92, X20)

Propiedades

mecánicas

Resistentes a los esfuerzos térmicos, limites elásticos,

alargamientos debido a la dilatación(sometidos a elevadas

temperaturas)

Condiciones de

entrega

Tubo laminado o tratado térmicamente, según las normas

internacionales aplicables

Normas Código ASME, ASTM A192,


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3.1.1 Descripción de propiedades químicas y mecánicas.

Características Químicas: Rangos de porcentaje en peso que en cada

especificación se establecen, en la forma de Análisis de Colada y Análisis

de Producto elaborado. Los elementos químicos que usualmente se

definen como constitutivos de estos aceros, al margen de los elementos

residuales que puedan existir son:

Carbono(C), Manganeso (Mn), Azufre (S), Fosforo (P), Silicio (Si) para el

caso de los aceros al C. y al C-Mn.

Molibdeno (Mo), Cromo (Cr), Níquel (Ni). Como elementos de aceros de

baja (T1, T2, T11, T22), media (T5, T9, T91) y alta aleación (Inoxidables

Austeníticos, Ferríticos, Martensíticos y Dúplex o Austeno-ferríticos)

Nitrógeno (N), Aluminio (Al), Cobre (Cu), Titanio (Ti), Niobio (*) (Nb),

Tántalo (Ta), Vanadio (V), etc… como elementos adicionales para mejorar

las propiedades mecánicas de tenacidad, afinado o tamaño de grano,

resistencia a la corrosión en cualquiera de sus acepciones, etc.

Características mecánicas: El material deberá superar los valores mínimos

establecidos de Carga de rotura (Rm), Límite elástico, Alargamiento (A%)

y en el caso exigido Resiliencia (J); establecidos para cada especificación

particular y para cada calidad si existieran varias dentro de ésta.

PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE LOS TUBOS INTERNOS DE LA CALDERA

grado Composición química en % Características mecánicas

ASTM C Mn Pmax S. Max Si Resist.

𝑁/𝑚𝑚2

Limi Elast

𝑁/𝑚𝑚2

Alarga (%)

mm

A 192 0.06-

0.18

0.27-

0.23

0.048 0.058 0.25 Max 12 7 35


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3.1.2 Ensayos Tecnológicos.

Se prescribe la necesidad de someter a distintos ensayos después de la

fabricación de los tubos que trasportaran internamente el vapor que

produce la caldera. Estos pueden ser ensayos destructivos o

semidestructivos que determinen la ductilidad y el buen comportamiento en

general del tubo ante condiciones severas de deformación.

Ensayo de Abocardado (Flaring test): Se somete el extremo o

boca del tubo a un expansionado diametral hasta unas condiciones

límite preestablecido, sin que se denote presencia de defectos.

Ensayo de Abocardado (Flange test): Es una variante del anterior,

que basándose en el mismo fundamento, llega a involucionar el

extremo del tubo sobre sí mismo de tal forma que configurara una

especie de brida.

Ensayo de Aplastamiento (Flattening test): Se somete el extremo

del tubo en una determinada longitud a un prensado con

aproximación de ambas caras hasta una determinado límite

preestablecido, sin presencia de grietas o cualquier otro defecto

rechazable.

Ensayo de Dureza (Hardness test): Se somete el lote

considerando la medición de la correspondiente dureza por los

métodos Brinell, Rockwell, Vickers). Los valores arrojados no deben

superar a aquellos expresados en cada especificación y para la

calidad considerada, si este requisito se estipulara en ellas.

3.2 Intercambiadores de calor tipo M3 de placas:


16

*bastidor: acero inoxidable Austeníticos AISI-304 al carbono

DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DEL BASTIDOR

Función Son placas de acero que sirve como base y ajuste al conjunto de

placas paralelas y los tubos pasantes por donde circulara el

fluido.

Tratamientos térmicos

Fundición en laminación en caliente en barras (forja

1100/950°C), cables, láminas y planchas de acero.

Propiedades

mecánicas

Dureza: Brinell BHN (escala de medición de la dureza de un

material), Impacto Izod.(ensayo destructivo dinámico de

resistencia al choque, Rockwell B, Módulo elasticidad en tensión

Norma ASTM A 276


AST

M

C Mn P S. Si Cr Ni Resist.fl

uencia

Resistenc

ia

máxima

Modul.

Elasticidad

A 276 0.08 2.00 0.045 0.03 1 18.0/20.0 8.0/10.5 310

MPa

620 MPa 200 GPa


17

3.2.1. Descripción técnica acero AISI-304:

Éste es el más versátil y uno de los más usados aceros inoxidables de la

serie 300; además puede adsorber impactos considerables sin que

sobrevenga la fractura, gracias a su excelente ductilidad y a sus

características de endurecimiento por deformación. Tiene excelentes

propiedades para el conformado y el soldado. Se puede usar para

aplicaciones de embutición profunda, de rolado y de corte. Tiene buenas

características para la soldadura, no requiere recocido tras la soldadura

para que se desempeñe bien en una amplia gama de condiciones

corrosivas. La resistencia a la corrosión es excelente, en una amplia

variedad de ambientes corrosivos incluyendo productos de petróleo

calientes o con vapores de combustión de gases. Tiene excelente

resistencia a la corrosión en servicio intermitente hasta 870 °C y en servicio

continuo hasta 925°C.

3.2.2 Ensayos Tecnológicos.

Ensayos no destructivos:

Ensayo microscópico y rugosidad superficial (microscopios y

rugosimetros)

Ensayos por ultrasonido

Ensayos por líquidos penetrantes

Ensayos por partículas magnéticas

Ensayo de dureza (Brinell, Rockwell, vickers), mediante

durómetros

Ensayos destructivos:

Ensayo de tracción

Ensayo de resilencia

Ensayo de compresión

Ensayo de cizallamiento

Ensayo de flexión

Ensayo de torsión

Ensayo de fatiga

Ensayo de plegado


18

DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DE PLACA DE ACERO INOXIDABLE(AISI 316)

Función Son placas ubicadas en paralelo unas a las otras, encargadas de

separar los flujos (calientes y fríos) y trasportar estos flujos por

sus canales para intercambiar calor con un producto industrial.


Tratados a temperatura de (1040 a 1120) °C. Endurecimiento

por trabajo en frio ,recocidos para asegurar la máxima

resistencia a la corrosión y restaurar la máxima ductilidad y

ablandamiento

Propiedades

mecánicas en

frio(20°C)


material) (130185), resistencia a tracción (540690𝑁/𝑚𝑚2),

dureza Rockwell (7085), resilencia (130 𝐽/𝑚𝑚2)

Norma ASTM A 316

grado Composición química en % Características mecánicas en caliente

ASTM C Mn Mo

Si Cr Ni Resist.fluencia

(500-800)°C

Resistencia a

tracción

Elasticidad

(300-

500)°C

A 316 0.08 2.00 2/2.5 1 16/18 10/14 (82-6.4) MPa 540690 MPa (140-105)

MPa


19

FICHA TÉCNICA DE ACERO INOXIDABLE (AISI 316)


20

3.3. Evaporador.

DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DEL EVAPORADOR DE ACERO INOXIDABLE

Función Los evaporadores son intercambiadores de calor constituidos

por un haz de tuberías en las que se evapora el fluido frigorífero

(jugo de azúcar), extrayendo calor del espacio que se quiere

enfriar (vapor que se extrae del turbogenerador), que es en

esencia el fenómeno de producción de frio o potencia frigorífica

que se desea conseguir.


No pueden endurecerse mediante tratamiento térmico,

recocidos para asegurar la máxima resistencia a la corrosión y

restaurar la máxima ductilidad y ablandamiento. Se pueden

endurecer por deformación, está compuesto de níquel en más de

7%

Propiedades

mecánicas




Normas ASTM A240 y ASTM A312

Fig. N°1. Evaporador BMA de acero

inoxidable bajo norma AISI


21

3.3.1. Descripción.

El acero inoxidable Austeníticos grado 304 y 304L que son los tipos más

comunes de aceros de acuerdo a la AISI. Estos materiales poseen una

excelente resistencia a la corrosión, excelente soldabilidad, excelente

factor de higiene, resistencia a bajas y altas temperaturas y son totalmente

reciclables y amigables al medio ambiente; por ello son los materiales más

utilizados en los equipos de evaporación.

Sus propiedades más resaltantes son:

Buena resistencia a la corrosión por picaduras y a la corrosión

cavernosa

Buena ductilidad

Excelente soldabilidad

Buena aptitud al esmerilado

PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE DOMO(SUPERIOR, INFERIOR) DEL EVAPORADOR


ASTM C Mn Si Cr Ni Resistencia

compresión

Resistencia a

tracción

Limite

Elástico

A 304 0.05 1.10 0.4 18.2 8.05 210MPa 650 MPa 300 MPa

PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE LOS TUBOS DE LA CAMARA DE CALEFACCIÓN DEL

EVAPORADOR

grado Composición química en % Características mecánicas en caliente

ASTM C Mn Si Cr Ni Resistencia

compresión

Resistencia a

tracción

Limite

Elástico

A 304L 0.025 1.40 0.4 18.2 8.05 210MPa 630 MPa 300 MPa


22

DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DE LA TUBERIAS DE VAPOR DEL EVAPORADOR

Función Transportar el vapor que ingresara al evaporador, desde la

brida de succión hasta la brida de salida.


No pueden endurecerse mediante tratamiento térmico,

recocidos para asegurar la máxima resistencia a la corrosión y

restaurar la máxima ductilidad y ablandamiento. Se pueden

endurecer por deformación, está compuesto de níquel en más de

7%

Propiedades

mecánicas




Normas ASTM A53/A53M, (Gr.A) & (Gr.B)

PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE TUBERIAS DE VAPOR(ENTRADA Y SALIDA) DEL

EVAPORADOR

Grado

B

Composición química en % Características mecánicas

ASTM C Mn P S Cu Cr Mo V Ni Resistencia

tracción

Limite

fluencia

A53 0.30 1.20 0.05 0.04

5

0.40 0.40 0.15 0.08 0.40 Min.415MPa

Min.240 MPa


23

Descripción técnica de tuberías de vapor ASTM A53.

Pruebas de Ensayo.

Hidrostáticas: 1000PSI

Doblado

Aplastamiento

Acabados de extremos.

Refrentado (plano), limpios de rebordes

Biselado

Roscado

Recubrimientos.

Negro

Galvanizado

Pintado

Aceitado

desengrasado

3.4. Turbogenerador de vapor a contrapresión.

3.4.1 Partes principales:

El rotor

alabes

Válvulas de admisión y desfogue


24

3.4.1.1. Rotor

DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DEL ROTOR PARA EL TURBOGENERADOR

Función Es la pieza giratoria que será accionada por los alabes

(cucharas) que están acopladas a este y que se encargaran de

trasformar la energía térmica del vapor en energía mecánica y

lo trasmitirán al rodete pero en forma de energía mecánica.


Se deben premaquinar y se deben probar ultrasónicamente en la

planta de acero. Las propiedades mecánicas se verifican con

piezas de prueba, que se toman de la sección externa así como

del cono del rotor, antes de ser forjados completamente.

Normas Din- St 560TS y 461Ts

PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DEL ROTOR PARA TURBOGENERADOR

grado Composición química en % Características mecánicas a 20°C

Din C Mn Cr Ni Mo V

Resistenci

a fluencia

MPa

Resistencia

a fractura

MPa

Resistencia a

la fatiga

(350/550)°C

MPa

St 461 0.17/

0.25

0.30/0.

50

1.2/1.

5

0.6/0.

8

0.7/1.

2

0.25/0.

35

588 686/833 431/69


25

Pruebas de ensayo al rotor.

Los ensayos a las que se someten los rotores son:

Resistencia a la tensión

Punto de fluencia

Resistencia a la ruptura por mellado

También, se verifica el descentramiento en caliente (cuando el rotor

está en operación) a mayor Tº el rotor tiende a flectarse más,

desbalancearse, debido a un posible esfuerzo residuales por un

tratamiento térmico del acero.

3.4.1.2. Alabes.

DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DEL ALABE DE ACERO INOXIDABLE (MARTENSÍTICOS)

DEL TURBOGENERADOR

Función También llamada cuchara, es la pieza que se encargaran de

trasformar la energía térmica del vapor en energía mecánica y

lo trasmitirán al rodete pero en forma de energía mecánica.


Endurecibles por tratamiento térmico y por lo tanto se pueden

alcanzar altos niveles de resistencia mecánica y dureza.

Son aleaciones que tienen una estructura austenítica a elevadas

temperaturas y que puede ser transformada a martensita

después de un tratamiento térmico de temple, elevando su

dureza y resistencia al desgaste.

Propiedades

mecánicas

Alta resistencia en el punto de fluencia, límite de Aguante,

ductilidad, tenacidad, resistencia a la erosión, corrosión y

amortiguamiento. Pueden ser templados y revenidos.

Ensayos Ensayados a tracción, al impacto y dureza con el fin de evaluar

algunas de sus propiedades mecánicas.

Normas AISI (410 y 431), y el A-286


26

3.4.1.3. Válvulas de admisión y desfogue.

PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE ALABE DE ACERO INOXIDABLE(MARTENSÍTICO)

grado Composición química en % Características mecánicas a 25°C

AISI C Mn Si Cr P S Dureza

H Rb

Resistencia a

fractura

MPa

Limite

Elástico

410 0.15 1 1 12.2 0.04 0.03 95 441/863 Min.300

MPa

DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DE VALVULAS DE ACERO AL CROMO MOLIBDENO

Función También llamadas bridas de succión e impulso del

turbogenerador; Encargadas de dar pasó para el ingreso y

salida del vapor que se produce en la caldera.


Recocido para Bajar dureza(680 a 720 ºC enfriar al aire),

Recocido para Regenerar(815 a 870 ºC enfriar al horno),

Templado(830 a 850 ºC), Revenido(500 a 650 ºC)

Propiedades

mecánicas Al templarlo se logra una gran dureza tanto en la superficie

como en el núcleo, además son resistentes al desgaste



Norma AISI 4140


27

3.5. Bombas centrifugas de agua

Las partes más importantes de la bomba centrifuga de eje horizontal

estarán fabricadas en hierro fundido gris de grado 25; los cuales son:

Caja

Impulsor

Soporte

Sistema de sellado

PROPIEDADES QUÍMICAS Y MECANICAS DE LAS VALVULAS DE ACERO AL CROMO MOLIBDENO

grado Composición química en % Características mecánicas en templado y

revenido

AISI C Mn Si P S Cr Mo Dureza

H Rb

Resistencia a

tracción

MPa

Resist.

fluencia

MPa

4140 0.38/

0.43

0.75/1 0.15/0.

35

0.035 0.04 0.8/1.

1

0.15/0

.25

341 1172 1096

DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS DE LA BOMBA FABRICADOS EN

HIERRO FUNDIDO GRIS GRADO 25

Función Impulsar (hidráulicamente) el agua de alimentación desde el

pozo de almacenamiento hacia la caldera.


Recocidos para liberar los esfuerzos, ablandar el hierro y

hacerlo fácil de maquinar. Se trata en un horno de cubilote para

proporcionarle resistencia al choque térmico, a la corrosión y

darle buena resistencia al desgaste

Propiedades

mecánicas

Resistentes a la compresión de dos a tres veces mayor que su

resistencia a la tensión, de ductilidad pequeña. Son también

resistencia al corte torsional. Se diferencia de los aceros en que


28

pueden absorber la energía y por ende detener vibraciones

(sonidos). Actúan como autolubricantes.



Normas ASTM A 48, G25

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL HIERRO FUNDIDO GRIS GRADO 25

Clase Resistencia

Máxima

Resist.

compresión

Resist. al

corte

Módulo de elasticidad Limite a la

fatiga

Dureza

tensión torsión

ASTM MPa MPa MPa Msi Msi MPa BHN

A-48 179 668 220 11.5-14.8 4.6-6.0 79.3 174

PROPIEDADES QUÍMICAS DE HIERRO FUNDIDO GRIS GRADO 25

Clase Composición química en %

ASTM C Si Cu Mn Mo P Cr S

A-48 3.25/3.5 1.8/2.3 0.15/0.40 0.05/0.9 0.05/0.1 0.12Max 0.05/0.45 0.15Max


29

3.6. Tuberías de alimentación de agua para caldera.

DESCRIPCION DE LAS PROPIEDADES DE TUBERIA DE AGUA DE ALIMENTACION DE ACERO AL

CARBONO GRADO B

Función Trasportar el agua desde el pozo de almacenamiento hasta la

caldera.


Recocidos para proporcionarle resistencia al choque térmico, a

la corrosión y darle buena resistencia al desgaste.

Propiedades

mecánicas Resistentes a la tensión, fuerza de producción, alargamiento,

señalando por medio de luces, el aplanar, doblez, dureza.

Ensayos Ensayos de impacto, superficie y prueba de la dimensión,

ensayos no destructivos, prueba hidrostática.

Normas ASTM A106, ASME SA106

PROPIEDADES QUÍMICAS DE ACERO AL CARBONO GRADO B

Clase Composición química en %

ASTM C Si Cu Mn Mo P Cr S Ni V

A-106 0.30 0.10 0.40 0.29/1.06 0.15 0.035 0.40 0.035 0.40 0.08


30

Níquel (Ni): Mejora las propiedades de su tratamiento térmico del acero al

carbono, reduciendo la temperatura de endurecimiento y distorsión al ser

templado.

No forma carburos u óxidos. Esto aumenta la resistencia sin disminuir la

ductilidad. Se utiliza con frecuencia junto con el níquel para obtener la

tenacidad y ductilidad proporcionadas por el níquel, y la resistencia al

desgaste y la dureza que aporta el cromo.

Molibdeno (Mo): Mejora las propiedades de su tratamiento térmico del

acero. Después del carbono, es el que tiene el mayor efecto endurecedor

y un alto grado de tenacidad. Otorga gran dureza y resistencia al acero a

altas temperaturas.

Cobre (Cu): Mejora su resistencia a la corrosión.

Vanadio (V): Mejora la tenacidad del acero. Difícil de suavizar por revenido,

por ello se lo utiliza ampliamente en aceros para herramientas. Imparte

dureza y ayuda en la formación de granos de tamaño fino. Aumenta la

resistencia al impacto (resistencia a las fracturas por impacto) y a la fatiga.

PROPIEDADES MECÁNICAS TUBERIA DE AGUA DE ALIMENTACION DE ACERO AL

CARBONO GRADO B

Clase Resistencia

tracción

Limite

elástico

Grados de

doblado frio

Elongación (%) Dureza

ASTM MPa Ksi mm BHN

A-106 415 240/35 90 30 174


31

I.V CONCLUSIONES.

Los materiales metálicos que utiliza la azucarera casa grande son

de gran importancia en la elaboración del azúcar, debido que en las

diferentes etapas para su elaboración se requiere que los materiales

cumplan con las exigencias mecánicas y termoquímicas que se

manifestaran en cada etapa.

La disponibilidad de la planta azucarera depende mucho de la

calidad, diseño y estructura tanto mecánica como química de cada

uno de estos materiales. Para ello en necesario saber de su

composición química y mecánica y además de los tratamientos

térmicos a los cuales fueron sometidos en su fabricación, para así

poder darle un mantenimiento de calidad y sobre todo saber a cuanta

carga permisible pueden operar para aprovechar su máximo

rendimiento.

El acero inoxidable es uno de los materiales metálicos que más

utiliza la azucarera casa grande en la planta de producción del

azúcar. En su taller de mantenimiento el acero es el metal más

empleado por su personal operario.


32

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

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0aust%C3%A9nitiques/Espagnol/304L-1.4307-Aperam.es.pdf

http://data.irestal.com/files/files/2012030204152933979.pdf

http://www.barinox.com/varios/caract.pdf

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtual/publicaciones/geologia/v02_n3/aplicaci

ones.htm

https://estudioyensayo.files.wordpress.com/2008/11/aceros-inoxidable.pdf

http://www.qsl.net/lu1fp/antena%2050%20mhz%209%20elementos%20LU1

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http://www.spanish.phione.co.uk/products/boiler-and-pressure-vessel-

steel/astm-asme/astm-a-515

http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_me

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pueblo-de-casa-grande-aguilar-dueasharopesantes

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33

http://www.tenaris.com/es-

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http://www.wesco.com.co/userfiles/propiedades%20acero%20inox%20serie

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http://www.tubosybarrashuecas.com/acero-al-cromo-molibdeno-aisi-4140

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https://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/mecanica/5_anio/metalografi

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http://www.suministrospenaranda.com/pdf/catalogo_suministros.pdf

https://www.u-

cursos.cl/usuario/a2c62b0b8fd9736476e8410a771d2eae/mi_blog/r/Resume

nLectura1.pdf


34

V.I ANEXOS.


35

OR

GA

NIG

RA

MA

DE

LA E

MP

RES

A A

ZUC

AR

ERA

CA

SA G

RA

ND

E

DIR

ECTO

R

JOR

GE

CO

LUM

BO

RO

DR

ÍGU

EZ

Ro

drí

guez

GER

ENTE

GEN

ERA

L

JHO

N C

AR

TY

CH

IRIN

OS G

eren

te d

e Fá

bri

ca

HER

NA

ND

O P

ON

CE

MO

NED

ERO

Rec

urs

os

Hu

man

os

STA

NLE

Y JO

SE S

IMO

NS

CH

IRIN

OS

BU

ENO

Ge

ren

cia

de

Pro

du

cció

n

HEL

VER

GA

LIN

DO

RIV

AS

GER

. Ad

min

istr

ació

n y

Fin

anza

s

NA

NC

Y EL

IZA

BET

H M

AR

DIN

I

ELLI

OT

Fuente: Empresa Agroindustrial

casa grande, periodo 2013-2014

materiales metalicos utilizados en la empresa azucarera casa grande en el proceso de fabricacion del...

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