Tesis USM TESIS de Pregrado de acceso INTERNO
2019
PROPUESTA DE MEJORA A BOMBA
CENTRÍFUGA FRISTAM EN PLANTA
STYROPEK SPA
ALEGRIA PÉREZ, ITALO IGNACIO
https://hdl.handle.net/11673/47852
UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA SEDE VIÑA DEL MAR – JOSÉ MIGUEL CARRERA
PROPUESTA DE MEJORA A BOMBA CENTRÍFUGA FRISTAM EN PLANTA STYROPEK SPA
Trabajo de Titulación para optar al Título
de Ingeniería de Ejecución en
MECÁNICA DE PROCESOS Y
MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
Alumnos:
Ítalo Ignacio Alegría Pérez
Esteban Felipe Ortiz Aspe
Profesor Guía:
Sr. Ingeniero Alejandro Badilla Bello
Todo esto es para ti, para mí y para todos, buscamos cumplir metas para superarnos y encontrar esa plenitud que cada uno llena a su manera. Agradecido de todos, familia, pareja, amigos, ellos estarán siempre para apoyarme en mi camino, espero ayudarlos recíprocamente, Gracias Totales.
Esteban F. Ortiz Aspee
Agradecido de mi familia en especial a mis padres Mario y Jacqueline, por el apoyo incondicional y por todos aquellos momentos en los que me alentaron a seguir adelante. Gracias a mis compañeros por hacer de este un proceso inigualable e inolvidable. Blesses!
1. RESUMEN EJECUTIVO
KEYWORDS: Bomba Centrifuga – Fristam – Poliestireno Expandible
Para plantear una propuesta de mejora se necesitan, términos y factores que
alteran e influye en el normal funcionamiento del equipo. En este caso se presenta una
falla reiterada sobre una bomba centrifuga critica dentro del proceso productivo del
Poliestireno Expandible (EPS).
Para mayor apreciación, se utiliza una herramienta de gestión de calidad, que
permite identificar las causas de la problemática. Se procede a estructura un diagrama
Ishikawa, compuesto por las fallas recurrentes que afectan a la bomba Fristam,
destacando la falla por trabamiento de eje por exceso de perlita en la zona posterior del
impulsor y altas temperaturas en el sello mecánico.
Gracias a los avances tecnológicos, se utiliza software de ingeniería en este
caso SolidWorks, con la finalidad de poder simular los comportamientos de la bomba en
diferente situación y sin tener que materializar estas situaciones. Posteriormente analizan
el comportamiento de la bomba.
El plan API N°32, es comparado con la situación actual de la bomba Fristam,
las simulaciones son analizadas independiente una de otra, para llegar a un mejor
resultado, se toman en cuenta velocidades y volúmenes del flujo
.
Los costos analizados involucran las pérdidas por cada hora de detención la
bomba Fristam, también se presentan los costos de los instrumentos cotizados en
empresas WEISZ y Tecnoval, dando a conocer el costo total de la propuesta (costo
instrumentos más costo mano de obra).Posteriormente se confecciona flujo de cajas y
estado de resultado, con la finalidad de poder determinar los beneficios en la producción
y la factibilidad de la propuesta de mejora, permitiendo saber el periodo de recuperación
de la inversión .
Se busca exponer las grandes ventajas y dar a entender la factibilidad que posee
este proyecto, dado que los resultados explícitamente ubican a la bomba Fristam con
plan API N°32 implementado, como una opción tanto accesible como necesaria, para
poder tener una mayor disponibilidad del equipo y a su vez permite que no se generen
perdidas por producción. Esto generara una mayor confianza por parte de los clientes de
2. ÍNDICE
RESUMEN EJECUTIVO 4
SIGLAS Y SIMBOLOGÍA 9
INTRODUCCIÓN 1
CAPÍTULOI: ANTECEDENTES GENERALES 3
1.1. STYROPEK CHILE SPA – PLANTA CONCÓN 5
1.1.1. Empresa 5
1.1.2. Misión 5
1.1.3. Visión 6
1.1.4. Valores 6
1.1.5. Localización 6
1.2. PROCESO PRODUTIVO 7
1.3. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 9
1.3.1. Diagrama Ishikawa 10
CAPÍTULO II: INFORMACIÓN TÉCNICA DE BOMBA FRISTAM Y
PRESENTACIÓN DE PROPUESTA DE MEJORA 12
2.1. TEORÍA DE LA BOMBA CENTRÍFUGA 14
2.1.1. Introducción teórica 14
2.2. INFORMACIÓN TÉCNICA 16
2.2.1. Detalles Técnicos de la bomba Fristam 16
2.2.1.1. Materiales de la estructura de la bomba. 17
2.2.1.2. Curva característica de la bomba. 18
2.2.1.3. Información rodamiento e identificación sello mecánico 19
2.2.1.4. Planos Bomba Fristam 21
2.2.1.5. Datos técnicos motor eléctrico 23
2.3. PRESENTACION PLAN API 24
CAPÍTULOIII: ANÁLISIS MEDIANTE SOFTWARE DE SIMULACIÓN 26
3.1. INFORMACIÓN TEÓRICA DE LOS SOFTWARE DE SIMULACIÓN 28
3.1.1. Objetivo de Simulación 29
3.1.2. Simulación bomba centrífuga situación actual 29
3.1.3. Cálculos asociados a la simulación 31
3.1.4. Recorrido del Fluido 32
3.1.5. Simulación bomba centrífuga con plan API N°32 33
CAPÍTULOIV: ANÁLISIS DE COSTOS 38
4.1. INFORMACIÓN DE COSTOS 40
4.1.1. Tabla de cotización 40
4.1.2. Flujo de caja. 41
4.1.3. Estado de resultado. 42
CONCLUSIONES 44
BIBLIOGRAFÍA 47
ANEXOS
ANEXO 1 “PLANOS BOMBA” 49
ANEXO 2 “COTIZACIONES” 50
3. ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1-1. Mapa satelital de la ubicación de la empresa Styropek Chile Spa. 7
Figura 1-2. Diagrama Proceso Productivo. 9
Figura 1-3. Diagrama Ishikawa. 10
Figura 2-1. Partes principales de bomba centrífuga. 15
Figura 2-2. Diagrama funcionamiento bomba centrífuga. 16
Figura 2-3. Curva característica de bomba centrífuga Fristam modelo FPR 3531. 18
Figura 2-4. Curva característica de bomba centrífuga Fristam modelo FPR 3532. 19
Figura 2-5. Rodamiento 3205A. 21
Figura 2-6. Eje Bomba Fristam 21
Figura 2-7. Rodete o impulsor bomba Fristam . 22
Figura 2-8. Ensamble eje y rodete bomba Fristam. 22
Figura 2-9. Plan API n°32. 25
Figura 3-1. Vectores de velocidad situación actual, simulación Solidworks. 30
Figura 3-2. Vectores de velocidad vista lateral, simulación Solidworks. 31
Figura 3-3. Líneas de flujo situación actual, simulación Solidworks. 32
Figura 3-4. Líneas de flujo plan API N°32, simulación Solidworks. 33
Figura 3-5. Líneas de flujo plan API N°32, vista posterior de impulsor. 34
Figura 3-6. Vectores de velocidad vista frontal plan API N°32. 35
Figura 3-7. Vectores de velocidad vista lateral, plan API N°32. 36
4. ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2-1. Detalles técnicos proporcionados por catálogo. 17
Tabla 2-2. Identificación de modelos de bombas Fristam a través de diámetro de entrada y salida 18
Tabla 2-3. Especificaciones de rodamiento 3205A. 20
Tabla 2-4. Información técnica motor eléctrico bomba Fristam. 23
Tabla 4-1. Tabla informativa de costos para implementar plan API N°32. 40
Tabla 4-2. Flujo de caja para propuesta de mejora. 41
Tabla 4-3. Depreciación del activo. 42
Tabla 4-4. Estado de resultado mensual (situación actual). 43
5. SIGLAS Y SIMBOLOGÍA
a) SIGLAS
UTFSM : Universidad Técnica Federico Santa María.
EPS : Poliestireno Expandible
CLP : Chilean pesos (pesos Chilenos)
USD : United State Dollar (Dólar EstadoUnidense)
API : American Petroleum Institute (Instituto Americano de Petróleo).
ASME : American Society of Mechanical Engineers.
SAE : Society of Automotive Engineers (Sociedad de Ingenieros
Automotores).
b) SIMBOLOGÍA
% : Porcentaje.
kg : Kilogramos.
kgf : Kilogramos Fuerza.
km : Kilometro.
m : Metros.
cm : Centímetros.
mm : Milímetros.
Mpa : Mega pascal.
in : Pulgadas.
psi : Libras por pulgada cuadrada.
bar : Unidad de presión.
7. INTRODUCCIÓN
Actualmente el uso de plásticos a nivel industrial ha generado una demanda
inesperada en el mercado sobre este material, la empresa Styropek es la mayor
productora de Poliestireno Expandible (EPS) en américa y utiliza bombas centrífugas
dentro de su línea de producción. Esta bomba centrífuga Fristam trabaja bajo ciertos
requerimientos entre los cuales destacan: poliestireno expandible EPS y agua. Al poseer
cierto carácter sólido, el fluido impacta abrasivamente sobre el impulsor, dañando
constantemente su material.
La bomba centrífuga presenta fallas tres veces al mes aproximadamente, según
la información entregada por los mantenedores de la planta, no se poseen registros
previos sobre historial de fallas del equipo analizado. Para lograr una reparación
adecuada se debe invertir aproximadamente 3 horas, según la información entregada por
el jefe de mantenimiento y seguridad.
Según la información entregada por el encargado de producción indica que las
pérdidas por falla de la bomba centrífuga son de $1.902.885 CLP (Pesos Chilenos) por
hora de detención del equipo, debido a que es la única bomba dentro de la línea
productiva que cumple la función de transportar la perla a la etapa de secado y posterior
envasado.
Para evitar la generación de costos por fallas del equipo, es necesaria una
investigación sobre el proceso en general y todos los factores que influyen en el correcto
cumplimiento de este. Debido a que las fallas que afectan a la bomba Fristam son
variadas, es necesario utilizar herramientas de gestión de calidad y se realiza un análisis
causa raíz para determinar la causa más crítica que afectan a la bomba centrifuga.
Con la ayuda de software de ingeniería, se realiza la simulación de la situación
que afecta actualmente a la bomba fristam y otra en condiciones de propuesta, con la
finalidad de poder contrastar ambas situaciones y a su vez lograr evidenciar la propuesta
de mejora investigada.
Plantear propuesta para menguar las causas de la problemática, estableciendo
costos asociados a la propuesta: perdidas por producción (estado de resultado), costos de
mantención, costos de la implementación de la propuesta y flujo de caja para
8. OBJETIVOS DEL TRABAJO DE TITULO
Objetivo general
Realizar una propuesta de mejora a la bomba centrífuga Fristam a través de
métodos empíricos y validando mediante software, aumentando el tiempo de
funcionamiento.
Objetivo específicos
1. Identificar causas de fallas a través de análisis de causa raíz, resumiendo las
fallas críticas y prioridades correspondientes.
2. Recopilar información teórica y técnica sobre bombas centrífugas, revisando
bibliografía asociada y artículos técnicos para considerarlos en la posterior
simulación
3. Simular el comportamiento de la bomba mediante software de simulación,
apoyados de planteamientos empíricos, validando soluciones planteadas.
4. Evaluar costos de solución de propuesta a través de estudios económicos y
factores correspondientes a métodos matemáticos-financieros, determinando la
1. ANTECEDENTES GENERALES
1.1.STYROPEK CHILE SPA – PLANTA CONCÓN
En este punto informativo se darán a conocer conceptos generales de la empresa
Styropek Spa, desde su historia, visión y misión, hasta su localización en la comuna de
Concón.
1.1.1. Empresa
Styropek es una empresa proveniente desde mexicano, para comprender sus
orígenes debemos conocer sobre Alpek. El cual se crea en 1994 como holding para la
administración de los negocios petroquímicos de Alfa, posterior a esto en 1996 Alpek y
BASF, ampliaron la capacidad de EPS con la construcción de una nueva instalación de
poliestireno expandido en Altamira, México. A causa de esto deja a la empresa como
principal productor de EPS en américa en el año 2005.
A comienzos del 2014 Alpek firmó un acuerdo con BASF para adquirir sus
actividades comerciales de EPS en América del Norte y América del Sur, incluidos los
sitios de producción en México, Brasil, Argentina y Chile. Estas adquisiciones fueron un
rotundo éxito para Alpek, llegando a una capacidad de producción de 65 mil toneladas
por año.
Solo a comienzos del 2016 Alpek adquirió una planta al interior de BASF en Concón,
Chile. Con una capacidad de producción de 20 mil toneladas anuales.
1.1.2. Misión
Identificar, satisfacer y superar las necesidades y expectativas de nuestros
clientes mediante un servicio de excelencia y soluciones innovadoras.
Desarrollar integralmente a nuestro personal, con un alto grado de
comunicación efectiva y responsabilidad social.
Fomentar la innovación y la generación de nuevas oportunidades de negocios
sustentables.
Promover las mejores prácticas de operación, administración y ventas con
énfasis en el costo, así como el aprovechamiento óptimo de recursos y cuidado del
medio.
1.1.3. Visión
Ser una empresa que dentro de un ambiente de crecimiento y desarrollo para su
personal:
1. Sea identificada por nuestros clientes como la mejor opción en calidad y servicio.
2. Sea la más competitiva en los mercados estratégicos en los que participe.
3. Genere una rentabilidad que satisfaga las expectativas de los accionistas.
4. Sea líder en el mercado y logre un desarrollo sustentable, siendo reconocidos por
nuestra responsabilidad social y compromiso con el medio ambiente
1.1.4. Valores
Respeto y desarrollo personal, promover y mantener un ambiente seguro y de
respeto, buscando para el personal un desarrollo enfocado a la excelencia a través de un
liderazgo comprometido.
Responsabilidad integral, promover el compromiso de todos los colaboradores
en la seguridad, higiene y protección ambiental, y con ello lograr obtener productos
amigables con el medio ambiente.
Obtener y promover mediante nuestro trabajo, productos y servicios que
cumplan consistentemente con las expectativas de los clientes internos y externos.
1.1.5. Localización
La empresa se encuentra en la región de Valparaíso, comuna de Concón,
Fuente: Google Maps
Figura 1-1. Mapa satelital de la ubicación de la empresa Styropek Chile Spa
En la figura 1-1 se puede observar las instalaciones de la planta Styropek Chile Spa.
1.2.PROCESO PRODUTIVO
El proceso de fabricación de poliestireno expandible comienza al interior de dos
reactores los cuales cuentan con una camisa de calentamiento y enfriamiento necesaria
para el proceso. Al interior del reactor se vierten ciertas sustancias las cuales le dan vida
al poliestireno expandible, entre la cuales se encuentran: agua, MPP, solución de
carbonato, solución de K30, MgSO4 y pentano (los cuales no se permite decir su
proporción debido a que es información confidencial).Una vez vertidas las sustancias al
interior del reactor ,el operario comienza con una proceso de calentamiento el cual está
dado por una matriz estandarizada para el proceso, esta etapa se realiza debido a que es
una reacción exotérmica (desprende energía),al interior del reactor se alcanza una
temperatura máxima de 140ºC. Posteriormente comienza la siguiente etapa de
enfriamiento del reactor el cual le da la dureza al poliestireno expandible. Toda esta
etapa al interior del reactor tiene un periodo de duración de 9 horas, el cual es controlado
constantemente por los operarios.
Una vez terminada la reacción se obtendrá al interior del reactor la perla del
reactor bajará por gravedad y pasará por un filtro el cual separa el material bueno de la
escoria, para su posterior succión y envío hacia los estanques de almacenamiento (Puffer
tank).En estos últimos el material se encuentra agitándose constantemente con agua.
Posteriormente el material almacenado es succionado por una bomba centrífuga
(Fristam) y enviado a la siguiente etapa de centrifugado, la principal función en esta
etapa es separar la perla (EPS) del agua que la contiene. La perla es transportada a un
tornillo mezclador en el cual se agregan propiedades como anti estático y antiespumante,
con la finalidad de no ver afectada las etapas posteriores.
Ya mezclada la perla y las propiedades antes nombradas, está decanta hacia el
ciclón que junto a unos sopladores cumplen la función de enviar la perla al último piso
de la planta a través de ductos de aire caliente. Al llegar el EPS al último piso de la
planta la perla cae por gravedad y se deposita sobre una criba la cual realiza la primera
separación por tamaño de la perla en la cual se distinguen los siguientes tamaños 0,7 mm
para artículos de almacenamiento de comida y de 1,5 mm hacia arriba para artículos de
construcción.
Dependiendo del tamaño y la utilización que desea darle el comprador, pasa por
una de las últimas etapas de mezcla. En donde se le da la característica extensible a la
perla, por ejemplo: si se necesita para una producción grande y continua donde se
necesita ser lo más rápido posible, se le da una característica expandible que le permita
reducir los tiempos de expansión y estabilización del EPS.
Ya entrando a la etapa final el EPS pasa por un pesaje y posterior envasado en
sacos de 400 kg llamados “Bigbags” (“bolsas grandes” en idioma Inglés), los cuales son
almacenados en la bodega de productos terminados y posterior distribución.
El principal cliente de la empresa Styropek es Aislapol S.A. Empresa encargada
de procesar la materia prima obtenida de Styropek, y fabricar materiales, productos y
artículos con características aislantes para diferentes rubros. Poseen certificación ISO
9001 y es reconocida por el Ministerio de salud y Ministerios del trabajo de Chile, como
una empresa promotora de salud.
La bomba centrífuga Fristam cumple la función de transportar el EPS más agua
desde los estanques de almacenamiento (puffer tank) hacia la centrífuga para su
Fuente: Elaboración Propia Figura 1-2. Diagrama Proceso Productivo
La figura 1-2. Presenta los equipos partícipes del proceso productivo en la planta
Styropek Concón.
1.3.DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
La bomba está siendo reiteradamente mantenida, debido a que se traba
constantemente con la perla EPS que transporta. La perla al tener un tamaño de 0,5 mm
de diametro, se aloja detrás del impulsor y con el roce constante entre la perla y el
impulsor provoca que el EPS se expanda al interior de la bomba y sufra constantes
daños. En su gran mayoría las reparaciones conllevan a un cambio de sellos mecánicos y
en otras ocasiones hasta un cambio de eje.
Otro causa que provoca la falla de la bomba, es que en los estanques de
almacenamiento de los cuales la bomba succiona el producto exista un nivel bajo de
material, por lo que la perla que tiene un mayor tamaño y se encuentra el parte superior
del estanque bajen y tapen los conductos de la bomba, impidiendo la normal circulación
del producto.
Estas dos causas son las más recurrentes según la información entregada por los
propios operarios y el supervisor de mantención de la planta.
Se debe tener en cuenta que la planta sufre varias pérdidas de dinero debido a
que no tan sólo deben costear los repuestos y la mantención, sino que también deben
lidiar con la situación de no poder producir durante la reparación del equipo, la cual dura
aproximadamente 2.800 UDS por hora en cuanto a producción, según la informacion
entregada por el jefe de produccion Alex Gonzalez.
Esta bomba según las políticas de la empresa es considerada un equipo crítico
dentro del proceso productivo de la planta, ya que es la única que cumple la función de
transportar la perlita a la posterior etapa de secado.
1.3.1. Diagrama Ishikawa
El análisis causa raíz en un proceso de preguntas secuenciales estructuradas
para descubrir los errores o causas latentes de la problemáticas. Para identificar el
problema crítico dentro de la bomba centrífuga, se realiza análisis causa-raíz,
específicamente un diagrama Ishikawa, el cual es una herramienta de gestion de calidad
bastante utilizada.
Fuente: Elaboración Propia Figura 1-3. Diagrama Ishikawa
Como se observa en la figura 1-3, el análisis causa-raíz, muestra que las causas
del trabamiento de la bomba FRISTAM.
En este caso, no se atacaran las causas producidas por malas operaciones,
quedando al descubierto las causas que están relacionadas directamente con el diseño de
la bomba y sus componentes mecánicos. Entre las cuales se encuentran falla de sello
estas son las causas a las cuales se les dará solución con la finalidad que la bomba
fristam no vuelva a trabarse y lograr tener un proceso productivo continuo.
.
2. INFORMACIÓN TÉCNICA DE BOMBA FRISTAM Y PRESENTACIÓN DE PROPUESTA DE MEJORA
En este capítulo se definen las ideas básicas del proyecto, es toda la
información necesaria para la realización del proyecto en sí.
2.1.TEORÍA DE LA BOMBA CENTRÍFUGA
2.1.1. Introducción teórica
Dentro de la familia de bombas se pueden encontrar diferentes tipos, de forma
resumida están las bombas centrífugas y bombas hidráulicas. El equipo Fristam está
compuesto por una bomba centrífuga de flujo axial y con un eje de rotación horizontal,
posee también una voluta y una succión de forma simple, el impulsor es del tipo semi
abierto.
Las bombas centrífugas son máquinas rotativas capaces de transformar una
energía impulsora en energía cinética de un fluido, esta energía puede ser de forma
eléctrica o mecánica. Al aumentar la velocidad del fluido este es capaz de recorrer
distancias o alturas, ya que aumenta el caudal y las presiones. El área de succión siempre
es mayor que la salida.
Factores principales dentro de las bombas centrífugas:
1. Caudal de trabajo
2. Presión o altura suministrada
3. Altura de aspiración
4. Potencia consumida
Partes principales:
1. Impulsor
2. Aspiración
3. Voluta, puede poseer difusor
4. Empaquetaduras y cierres mecánicos
Fuente: Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas, Dpto. de Ingeniería Eléctrica y Energética, Universidad de Cantabria.
Figura 2-1. Partes principales de bomba centrífuga
La figura 2-1. Muestra de forma precisa las partes principales de una bomba
centrífuga, mientras que la figura 2-2 indica el sentido del fluido y de rotación de la
Fuente: Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas, Dpto. de Ingeniería Eléctrica y Energética, Universidad de Cantabria.
Figura 2-2. Diagrama funcionamiento bomba centrífuga
2.2.INFORMACIÓN TÉCNICA
El perfil especial del impulsor garantiza un flujo uniforme del producto con
bajas irregularidades o turbulencia del fluido garantizando un cuidado extraordinario del
producto y posee una alta capacidad de bombeo. Este tipo de bomba son empleadas
universalmente, robustas, facilidad de mantenimiento, duraderas, rentables.
2.2.1. Detalles Técnicos de la bomba Fristam
Para la propuesta de solución es necesario saber los datos técnicos del equipo
en cuestión. En este caso la información entregada por Styropek, solo cuenta con los
datos teóricos del catálogo “FRISTAM PUMPS engineered for lasting performance” el
cual indican las condiciones extremas de funcionamiento de la bomba como se muestra
Presiones de sistema.
25 bares.
Presiones de impulsor.
15 bares.
Caudal Máximo.
550 m3/h
Viscosidad Máxima.
800 m*Pa*s
Fuente: Elaboración Propia
Tabla 2-1. Detalles técnicos proporcionados por catálogo.
La tabla 2-1 informa valores técnicos entregados por catálogo
2.2.1.1.Materiales de la estructura de la bomba.
Otro aspecto de vital importancia para la propuesta de mejora, tiene relación
con el material con el cual está construida la bomba Fristam y algunos de sus
componentes.
Según la información entregada por el supervisor de mantenimiento y seguridad
Hanz Fonck, la bomba en cuestión posee la mayoría de sus partes de acero inoxidable
entre las cuales se encuentra:
• Material del eje: acero inoxidable 316 L.
Fuente: Catálogo “FRISTAM PUMPS engineered for lasting performance”
Tabla 2-2. Identificación de modelos de bombas Fristam a través de diámetro de entrada y salida
En la Tabla 2-2. Se muestran los diámetros que tiene la bomba en la succión y
expulsión, la bomba que se encuentra marcada con color rojo corresponde a la bomba
que se le desea hacer la mejora.
2.2.1.2.Curva característica de la bomba.
Para la bomba Fristam podemos encontrar curvas a 1750 rpm y a 3500 rpm,
dependiendo del modelo 3531/3532 respectivamente.
Fuente: Catálogo Bombas Fristam entregado por empresa Styropek Figura 2-3. Curva característica de bomba centrífuga Fristam modelo FPR 3531
En la figura 2-3. Se presenta la curva característica para una velocidad de 1750
ordenadas en Bar y Feet of Head (Pies altura) y eje abscisas en Galones por minuto y
Litros por minuto, ambas curvas basadas en pruebas con agua a 70°F y presión de
entrada igual a 0 psig.
Fuente: Catálogo Bombas Fristam entregado por empresa Styropek Figura 2-4. Curva característica de bomba centrífuga Fristam modelo FPR 3532.
En la figura 2-4. Una curva característica para 3500 rpm. Compuesto por eje
ordenadas en Bar y Feet of Head (Pies altura) y eje abscisas en Galones por minuto y
Litros por minuto, ambas curvas basadas en pruebas con agua a 70°F y presión de
entrada igual a 0 psi.
Se debe considerar, que en este caso la curva de la bomba no aplica, ya que esta
funciona con variador de frecuencia (VDF), el cual actúa bajo las leyes de
proporcionalidad.
2.2.1.3.Información rodamiento e identificación sello mecánico
El sello mecánico utilizado por la bomba Fristam es un sello mecánico 411 (2L2P2)
carbón/cerámico/NBR (nitrilo industrial).
La bomba fristam utiliza rodamientos 3205A SKF de doble hilera con contacto
angular. Este tipo rodamientos de contacto angular es ideal para aplicaciones que
requieren altas velocidades de rotación, cargas radiales y axiales combinadas y un alto
grado de rigidez y precisión de funcionamiento. Además cuenta con la característica de
un trabajo silencioso y puede soportar muy bien las altas temperaturas, a continuación se
Atributo Valor
Diámetro de Entrada 25mm
Diámetro de Salida 52mm
Tipo de Rodamiento de Bola Contacto Angular
Anchura del Anillo 20.6mm
Tipo de Extremo Abierto
Número de Filas 2
Valor Nominal de Carga Estática 14.3kN
Material Acero
Material de la Rejilla Nylon 66 reforzado con fibra
Tipo de anillo Plano
Valor Nominal de Carga Dinámico 21.6kN
Tipo de Calibre Paralelo
Máxima Velocidad – Grasa 8000rpm
Velocidad de Referencia 12000rpm
Velocidad de Limitación 12000rpm
Máxima Velocidad - Aceite 11000rpm
Fuente: Catálogo SKF
Tabla 2-3. Especificaciones de rodamiento 3205A
El correcto uso y elección de rodamiento prolonga la vida útil del equipo y sus
componentes. En la tabla 2-3 se detallan dimensiones y propiedades, mientras la figura
Fuente: Catálogo SKF Figura 2-5. Rodamiento 3205A.
2.2.1.4.Planos Bomba Fristam
Otra información fundamental para la realización de la propuesta, son las
dimensiones de los componentes de la bomba Fristam, cabe señalar que la empresa es
relativamente nueva, pero no sus líneas de producción, por lo que en la empresa no
contaba con toda la información correspondiente a los planos de la bomba, ya sea por
motivos de desgaste o pérdidas, sin embargo la maestranza encargada de la mantencion
de la planta facilitó planos (anexo 1), que fueron clave para el desarrollo de los
posteriores dibujos en softwares, que complementan la simulación final de este proyecto.
Fuente: Elaboración propia, solidworks. Figura 2-7. Rodete o impulsor bomba Fristam
Fuente: Elaboración propia, solidworks. Figura 2-8. Ensamble eje y rodete.
En las figuras 2-6, 2-7 y 2-8. Se observan componentes de bomba Fristam
confeccionados a través de software SolidWorks, dibujadas con la finalidad de dar
apoyo a la posterior simulación, dibujos basados en planos proporcionados por
2.2.1.5.Datos técnicos motor eléctrico
Los datos que se mostraran a continuación corresponden al motor de la bomba
Fristam, el cual tiene la función de transmitir el movimiento al impulsor para que este
genere una succión y posterior expulsión del fluido al interior de las líneas de
producción, específicamente cuando el material es enviado a la centrifuga para su
posterior secado. M arca HE W M odelo DE x 132s/2k C onexión Tri ángulo T ensión 10,4 (A) P otencia 5,58 (KW) V elocidad 291 0(RPM) N º serie 200 940216 C orriente 380 (v)
2.3.PRESENTACION PLAN API
El Instituto Americano de Petróleo (API, siglas en inglés), junto a la Sociedad
Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME), y la Organización Internacional de
Estandarización (ISO), crearon sistemas para protección y posibles arreglos en los
diseños y los sellos mecánicos de bombas centrifugas.
Inicialmente estos sistemas se plantearon para la norma API 610, para luego
continuar con la norma API 682, donde encontramos, en la segunda edición, nuevos
números y modificaciones de planes API. La normativa API 682 e ISO 21049 ,
especifican los diferentes sistemas de sellado disponibles , con los diferentes parámetros
que deben de ser consideraros, tales como la composición, configuración y tipo de plan
API .
Los planes API, son aplicables a equipos nuevos y reacondicionados, para bombas
centrifugas o rotativas, usadas principalmente en transporte de productos peligrosos,
inflamables o tóxicos, ya sea en industrias químicas, gas o petroleras. Donde se requiere
un mejor grado de confiabilidad para mejorar la disponibilidad del equipo y reducir tanto
emisiones a la atmosfera, como los costos por el deterioro prematuro del sello mecánico.
De forma general los planes API fueron desarrollados para lo siguiente:
1. Planes de lubricación y enfriamiento para sellos húmedos
2. Planes auxiliares para sellos húmedos
3. Planes para aplicaciones de gas
Para esta investigación y trabajo, se requerirá utilizar el plan API n° 32,
apropiado para el trabajo con fluidos abrasivos, donde es necesario mantener lubricado
el sistema del impulsor y sello mecánico.
El plan API n°32 consta de inyección de fluido limpio de una fuente externa
hacia la cavidad del sello mecanico, el fluido inyectado debe ser compatible con el
fluido de trabajo, este debe ser suministrado a una presión de 2 [bar] por encima de la
presión en la cavidad del sello y utilizando un buje de restricción para mantener la
presión en la camara del sello mecanico.
Para lograr un correcto funcionamiento del plan API nº 32, es necesario de
instrumentos de medición y control. Como manómetros, flujómetros, válvula check y
La figura presentada a continuación explica el sentido del fluido a inyectar
externamente, y los componentes requeridos para el plan API n°32.
Fuente: Compañía Argentina de Sellos y Bombas (C.A.S.B)
Figura 2-9. Plan API n°32
Como se observa en la imagen anterior (2-9), el fluido que llega por la parte
posterior del impulsor y el cual es suministrado por una fuente externa, tiene la
capacidad de lubricar y limpiar la camara del sello mecanico, dejando libre de particulas
3. ANÁLISIS MEDIANTE SOFTWARE DE SIMULACIÓN
3.1.INFORMACIÓN TEÓRICA DE LOS SOFTWARE DE
SIMULACIÓN
La técnica que ha tomado muchas fuerzas en el mundo industrial y
universitario, es la simulación dinámica de fluidos y componentes mecánicos mediante
la computación, cuya principal ventaja de implementación, es realizar simulaciones en
2d y 3d. Esto permite simular procesos y situaciones lo más cercana a la realidad.
Para dar un enfoque ligado a la Ingeniería y aprovechando los avances
tecnológicos existentes, se pueden realizar simulaciones de diferentes situaciones y así
poder analizarlas sin tener que materializar aquellas situación. Es por ello que se acude a
softwares que permiten realizar estas simulaciones, con el objetivo de predecir el
comportamiento de componentes o equipos bajo las condiciones deseadas.
En esta oportunidad se utilizó solidworks como el software más indicado para poder
realizar la simulación. Este es un software de CAD para modelado mecánico en 2d y 3d.
Solidworks es muy utilizado por diseñadores, ingenieros y fabricantes, para crear y
trabajar, productos y soluciones de excelencia, ya que ofrece una enorme cantidad de
usos y finalidades, como por ejemplo:
1. Modelo de sólidos en 3d.
2. Diseño de ensamblajes grandes.
3. Diseño de chapas.
4. Piezas soldadas.
5. Diseño de piezas de plástico y fundición.
6. Diseño de moldes.
7. Diseño de tuberías y tubos.
Gracias a estas características el software permite realizar la simulación lo más
cercano a las condiciones reales en las que trabaja la bomba, ya que permite evidenciar
el comportamiento de los componentes mecánicos y del fluido, que en este caso es la
clave para realizar una comparación entre estado actual y el estado con la aplicación del
En la actualidad existen una enorme cantidad de programas de modelamiento y
simulación, pero la mayoría de estos softwares trabajan solo una o dos dimensiones, esto
provoca una pérdida de información, ya que dentro de la tercera dimensión también
existen datos sobre el boceto o plano específico, datos necesarios para una mejor
comprensión del diseño y de ser posible, simular su estado lo más cercano al plano real.
Para comprender de mejor manera la temática del software de simulación se deben tener
claro los siguientes conceptos:
• Modelo: la representación matemática de un proceso.
• Simulación: se le denomina al desarrollo del modelo. su principal objetivo es
predecir el comportamiento de un proceso para su posterior análisis de diseño y
mejoramiento.
3.1.1. Objetivo de Simulación
Para comprender de mejor manera la propuesta planteada en el capítulo anterior
(API plan n°32), y la finalidad que busca, es necesario visualizar cada factor que influye
en el funcionamiento de la bomba y que reacción ocurre, y por tanto, la respuesta que se
puede obtener que indique la fiabilidad de aplicar un API plan n°32. Para esto se apoya
en softwares (SolidWorks) diseñados para análisis de equipos, máquinas e instrumentos,
en funcionamiento y con las condiciones óptimas para poner a prueba los rendimientos
de los equipos nombrados anteriormente. El análisis de las respuestas, además de
posteriores comparaciones de las simulaciones, presentará un plano más detallado de las
situaciones, para estudiar las imágenes presentadas de forma correcta y ordenada.
3.1.2. Simulación bomba centrífuga situación actual
A continuación se muestran imágenes de la simulación realizada en el software
solidwork, se debe tener en cuenta que es una simulación interna ,ya que el fluido es
delimitado por un sólido, que en este caso es la voluta y componentes internos de la
bomba.
La simulación es realizada bajo ciertas condiciones, para que sea lo más
1- Presión de expulsión (5 bar)
2- Caudal de trabajo (4800 Lt/hrs)
3- Altura del puffer tank (10 mt)
Fuente: Elaboración propia, Solidworks
Figura 3-1. Vectores de velocidad situación actual, simulación Solidworks
La figura 3-1., corresponde a la vista frontal del interior de la bomba y del
impulsor de esta, las flechas corresponden a vectores de velocidad del rodete y también
indican el sentido de circulación del fluido transportado. A su vez se puede observar las
distintas velocidades que alcanza el fluido al interior de la voluta.
Como se puede visualizar en la admisión de la bomba, que corresponde a la
parte central de la imagen designado con un color azul, es donde existe una mínima
velocidad de aproximadamente 0,004 (m/s), esto se evidencia en la tabla de velocidades,
ya que queda bajo el rango mínimo, al igual que en la zona de expulsión de la bomba del
mismo color azul. Por otra parte se tiene una velocidad máxima de 11,971 (m/s), la que
Fuente: Elaboración propia, Solidworks
Figura 3-2. Vectores de velocidad vista lateral, simulación Solidworks
En la figura 3-2, se observa una vista lateral en corte de la bomba, la cual
muestra parte del sello mecánico de la Fristam, donde existe una desaceleración del
fluido, llegando a tomar una velocidad de aproximadamente 2,833 (m/s), provocando las
problemáticas descritas anteriormente.
3.1.3. Cálculos asociados a la simulación
• Transformación de caudal de Litros/horas a metroscúbicos/segundos.
Litros /horas = 48000.
Metros cúbicos/segundo = 0,0013.
• Área de la sección de la admisión de la bomba.
• Calculo de velocidad media en la succión de la bomba.
𝑄
𝐴
=
v =
0,0013
0,32
= 0,004
𝑚 𝑠
Fuente: Elaboración propia, Solidworks
Figura 3-3. Líneas de flujo situación actual, simulación Solidworks
La figura 3-3, muestra las líneas de flujo al interior de la bomba, en la que se
puede observar el recorrido del fluido transportado.
3.1.4. Recorrido del Fluido
2. Llegada del flujo al impulsor, este último gracias a la fuerza centrífuga
que genera permite que el fluido aumente su velocidad ( líneas de flujo
color rojo)
3. Fluido que logra pasar a la zona posterior del rodete y a su vez disminuye
su velocidad, permitiendo que las perlitas se depositen en el sello
mecánico (líneas de flujo color verde).
3.1.5. Simulación bomba centrífuga con plan API N°32
En las siguientes imágenes se muestra la bomba con plan API N°32, el cual se
utiliza en servicios que contienen sólidos o contaminantes, por lo que la corriente del
proceso es difícil de acondicionar de manera que proporcione un enfriamiento y
lubricación adecuada para el sello mecánico. También se utiliza cuando la corriente de
proceso incluye componentes que pueden provocar un desgaste abrasivo o impedir el
movimiento libre de los componentes críticos, por esto se decide realizar el plan API a la
bomba, ya que presenta las mismas condiciones antes descritas.
Como recordatorio el plan API N°32 consiste en inyectar fluido (agua) desde
una línea de servicio externa a 2 [bar] mayor que la presión de trabajo de la bomba. En
este caso la simulación solo se realiza con agua como el fluido transportado, ya que la
finalidad es poder observar el comportamiento del fluido específicamente en la cámara
del sello mecánico.
Fuente: Elaboración propia, Solidworks
Fuente: Elaboración propia, Solidworks
Figura 3-5. Líneas de flujo plan API N°32, vista posterior de impulsor
Las figuras 3-4 y 3-5, corresponde a las líneas de flujo obtenidas con la
aplicación del plan API N°32, donde se evidencia que en la zona del sello mecánico
aumenta la velocidad del flujo a comparación de la situación actual, permitiendo que el
fluido inyectado con plan API limpie la cámara del sello mecánico y generando una
pared en la parte posterior del rodete impidiendo que las perlas se alojen en la cámara
del sello mecánico y la zona posterior del rodete.
Se debe tener en consideración que el flujo del plan API N°32, tiene que ser
inyectada antes de que entre en funcionamiento la bomba, de esta manera se asegura que
el fluido con perla no llegue a las zonas críticas que provocan la trabadura de la bomba
Fuente: Elaboración propia, Solidworks
Figura 3-6. Vectores de velocidad vista frontal plan API N°32
La figura 3-6, corresponde a la vista frontal de la bomba FRISTAM con la
aplicación de plan API N°32, a diferencia de la situación actual esta presenta un leve
aumento en su velocidad de expulsión de la bomba, alcanzando velocidades máxima de
12,886[m/s], que corresponde a la zona señalada con color rojo. En la zona del rodete se
obtienen velocidades mínimas de 0,004[m/s], correspondiente al flujo de la admisión de
la bomba, destacado con color azul de la imagen. Por otra parte se detectan velocidades
elevadas de aproximadamente 11,971[m/s], representado de color anaranjado.
Las flechas corresponden a vectores de velocidad y también de dirección de
flujo, esto permite apreciar de mejor manera el comportamiento del fluido al interior de
Fuente: Elaboración propia, Solidworks
Figura 3-7. Vectores de velocidad vista lateral, plan API N°32
La figura 3-7, corresponde a la vista lateral de la bomba con la aplicación del
plan API N°32, como se ve en la imagen existe un fluido que es inyectado en la zona
posterior del rodete, específicamente en la cámara del sello mecánico a una velocidad
de 13,800 [m/s], lo cual permite generar una pared de agua en esa zona, impidiendo que
el fluido transportado con perlita pueda llegar a la cámara del sello mecánico y que las
perlas se depositen en esa zona debido a la disminución de velocidad, que ocurre en la
situación actual. Como se observa en la imagen, los vectores de velocidad dan una
claridad de la dirección que toma el fluido inyectado a la cámara del sello mecánico, esta
imagen es de vital importancia, ya que da una mejor noción de lo que ocurre con el
fluido inyectado y el flujo transportado.
La simulación interna se realiza con el propósito de saber el comportamiento
del fluido y permite evidenciar y dar un respaldo a la propuesta de mejora para la bomba
Fristam, ya con los datos obtenidos se procede a realizar conclusiones respecto a lo
3.1.6. Resultados Obtenidos de la simulación
El resultado que arroja la simulación realizada en el software SolidWorks, da a
entender que existe una notable diferencia en las velocidades, entre la simulación sin
plan API n°32 y la propuesta de mejora. Esta variación se observa principalmente en la
cámara del sello mecánico, donde se encuentra la zona en que ocurre la falla debido a la
disminución de la velocidad y decantación del EPS.
Durante la simulación desarrollada con plan API n°32, el fluido inyectado se
mezcla con el flujo impulsado por la bomba, el agua libre de perlas se inyecta a una
presión de 2 [bar] por encima de la presión que proporciona la bomba de 5 [bar],
logrando generar una barrera que impide el paso de agua con mezcla de perlita hacia la
zona posterior del impulsor, debido a que se tiene un flujo de inyección constante en la
cámara del sello mecánico, impidiendo cualquier posibilidad de que la perla se deposite
en aquella zona y generando una circulación constante de flujo libre de perla.
Como se logra apreciar la propuesta del plan API n°32, favorece para un
correcto funcionamiento de la bomba y a su vez permite que esta pueda operar sin
problemas durante el proceso productivo, esto contribuye para reducir los tiempos de
mantención no programadas (correctivas) y logra que el proceso productivo sea
4. ANÁLISIS DE COSTOS
4.1.INFORMACIÓN DE COSTOS
Según lo informado por el supervisor a cargo Sr. Hanz Fonck, la producción de
perlita en 24hrs es de 67.2 ton, esta producción es cada día por los 7 días de la semana
(24/7). Esto quiere decir que 1 kg de perlita producido es equivalente a 1 dólar
americano ($1 USD), y en 1 hora se producen 2800 kg, $2800 USD que se pierden por
cada hora que la bomba Fristam no desarrolla sus funciones.
4.1.1. Tabla de cotización
Gracias a contactos con empresa WEISZ y con Tecnoval, se logró estimar el
costo de implementación del plan API N°32, con ayuda de empresa Engie, encargada del
mantenimiento de bomba Fristam, se informó que la mano de obra para llevar a cabo el
plan API N°32 tiene un valor del 150% del costo de materiales .
Instrumento o Equipo Cantidad Precio $
Manómetro marca WEISZ, conexión 1/2” ,
Rango 0-10bar
1 48 USD
Termómetro Bimetálico marca WEISZ, conexión 1/2", rango 0-150 °C
1 62 USD
Válvula de Bola marca WEISZ, conexión 1/4", 3 cuerpos, acero inoxidable
2 25 USD
Flujometro marca WEISZ, conexión 1/2",
rango 0- 10000 l/hr
1 30 USD
Filtro “Y” Marca Tecnoval , conexión roscada 1/4", acero inoxidable
1 10 USD
Tubería de acero inoxidable, diámetro 1/4"(UPMETAL)
1 88USD
TOTAL $ 263 USD
Tabla 4-1. Tabla informativa de costos para implementar plan API N°32
La tabla 4-1. Explica cada instrumento y componente necesario para una
completa instalación del plan API N°32, no debemos olvidar que la mano de obra
equivale al 150% del total de los costos de instrumentos, esto quiere decir $ 394 USD,
sumando un total de $ 657 USD ($ 447.417 CLP). El proyecto de incorporar un plan
API N°32 a la bomba Fristam equivale al 15,64% del costo que se pierde cada 1 hora en
que la bomba Fristam está detenida.
4.1.2. Flujo de caja.
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 4-2. Flujo de caja para la propuesta de mejora.
En la tabla 4-2, se aprecia el flujo de caja (valores en USD), el cual permite
determinar y evaluar el proyecto de mejora de la bomba Fristam, permitiendo saber
valores muy relevantes al momento de evaluar un proyecto y saber su viabilidad, se debe
tener en cuenta que el proyecto es evaluado en 6 periodos equivalente a 6 meses, la
inversión no se realiza a base de créditos por lo que no se deben generar descuento ni
FLUJO DE CAJA
0 1 2 3 4 5 6
+ Ingresos x vtas - $ 2.016.000 $ 2.016.000 $ 2.016.000 $ 2.016.000 $ 2.016.000 $ 2.016.000
- Costos directos - $ 792.000 $ 792.000 $ 792.000 $ 792.000 $ 792.000 $ 792.000
= Utilidad bruta - $ 1.224.000 $ 1.224.000 $ 1.224.000 $ 1.224.000 $ 1.224.000 $ 1.224.000
- Costos operación - $ 482.000 $ 482.000 $ 482.000 $ 482.000 $ 482.000 $ 482.000
= Utilidad operacional - $ 742.000 $ 742.000 $ 742.000 $ 742.000 $ 742.000 $ 742.000
- Intereses LP - - -
-- Intereses CP - - -
-- Depreciaciones - -$ 254 -$ 254 -$ 254 -$ 254 -$ 254 -$ 254
+/- Dif x vta de activos a VL - - -
-- Pérdidas ejercicio anterior - - -
-= Utilidad Antes de Impto - $ 741.746 $ 741.746 $ 741.746 $ 741.746 $ 741.746 $ 741.746 25% - impto 25% - -$ 185.436 -$ 185.436 -$ 185.436 -$ 185.436 -$ 185.436 -$ 185.436
= Utilidad Desp Impto - $ 556.309 $ 556.309 $ 556.309 $ 556.309 $ 556.309 $ 556.309
+ Pérdidas ejercicio anterior - - -
-+ Depreciaciones - $ 254 $ 254 $ 254 $ 254 $ 254 $ 254
- Amortización LP - - -
-- Amortización CP - - -
-- Inversiones -$ 657 - - -
-+ Vta activos a VL - - -
-= Total Anual -$ 657 $ 556.564 $ 556.564 $ 556.564 $ 556.564 $ 556.564 $ 556.564
+ Préstamo LP - - -
-+ Préstamo CP - - -
-= Flujo Neto de Caja -$ 657 $ 556.564 $ 556.564 $ 556.564 $ 556.564 $ 556.564 $ 556.564
VAN $ 1.945.981 TIR 84713%
cálculos por amortización, ya que la inversión se realiza de fondos que ya tiene la
empresa.
Como se ve en el flujo de caja anterior, se obtiene una valor de TIR (tasa
interna de retorno) igual a 84713%, este valor muy alto debido a que la inversión es
muy baja y las ganancias obtenidas por el negocio son muy altas, por lo que la
recuperación de la inversión se obtiene en el primer periodo ( mes 1).
También, se obtiene un VAN (valor actual neto) de 1.945.981 UDS, esto quiere decir
que se recupera la inversión y permite obtener ganancias a partir de esta.
Fuente: Elaboración propia. Tabla 4-3. Depreciación del activo.
Mientras en la tabla 4-3. La depreciación del activo, en este caso de la bomba
Fristam, se realiza cada 2 años, según SII (servicio impuestos internos ver Anexo 3), es
por esto que el valor del activo se divide por un valor de 24 equivalente a los 24 meses,
ya que, los periodos descritos anteriormente son mensuales. Los valores informados en
la tabla de Depreciación del activo son en CLP (pesos chilenos), para efectos de cálculo
del flujo de caja el valor de depreciación se trabajan en dólares.
4.1.3. Estado de resultado.
A continuación se muestran los estados de resultados en ambos casos: situación
actual y situación con la aplicación de plan API n°32. Lo anterior permite contrastar de
mejor manera el impacto en la producción y en las utilidades netas de la empresa.
Valor activo $ 4.162.144
n 24
Depreciación lineal $ 173.423
depreciación en dolares 254,06
per D VL
0 $ 4.162.144
Fuente: Elaboración propia
Tabla 4-4. Estado de Resultado mensual (Situación actual).
Fuente: Elaboración propia
Tabla 4-5. Estado de Resultado mensual (Situación con Plan API n°32).
Al realizar una comparación entre las tablas 4-4 y 4-5. Se puede apreciar cómo
afecta positivamente la aplicación del Plan API n°32 en las utilidades netas de la
empresa, esto se debe a que al disminuir las detenciones de la bomba fristam, permite
una producción continua y sin interrupciones por mantenciones correctivas. También
favorece que la planta puede producir 24/7 durante todo el mes, teniendo mayores
ingresos por ventas en comparación a la situación actual de la bomba.
Si se compara entre las utilidades netas de la empresa con y sin plan API n° 32,
se observara que existe una diferencia de 18.900 USD (12.870.900 CLP). Lo cual no
deja de ser menor, ya que la inversión de la propuesta es insignificante en comparación a
las ganancias obtenidas por la empresa.
Estos resultados indican una solución factible para el problema de trabamiento
por perlitas (EPS) en la zona crítica del rotor de la bomba Fristam. Sin embargo aún
quedan fallas que causan detenciones menores en la bomba, pero ninguna otra falla
crítica como la presentada e investigada en este trabajo.
1.990.800
$
792.000
$
1.198.800
$
482.000
$
166.000
$
550.800
$
137.700
$
413.100
$
Margen antes de impuesto
Utilidad NETA.
Impuesto de la renta 25%
Estado de resultado (Situacion actual).
Ingresos X ventas
Costos de ventas
Margen bruto
Gasto de operacion
Gastos administrativos
2.016.000 $ 792.000 $ 1.224.000 $ 482.000 $ 166.000 $ 576.000 $ 144.000 $ 432.000 $Ingresos X ventas Costos de ventas Margen bruto Gasto de operacion Gastos administrativos
Estao de resultado ( situacion con API N°32)
Margen antes de impuesto IMPUESTO A LA RENTA 25%
CONCLUSIONES
Para comprender mejor el funcionamiento de la bomba centrífuga Fristam, se
incorporan datos básicos y técnicos sobre este equipo. Orientando la investigación en
aumentar los tiempos de funcionamiento, y reducir las pérdidas de producción, ya que
económicamente los costos ascienden a $1.902.885 CLP (Pesos Chilenos) por hora
detenido, sin considerar costos de mantención, monto no menor y que adquiere
importancia al ser una empresa de producción continua de material.
Gracias a la utilización de herramientas de gestión de calidad, como lo es el
diagrama Ishikawa o análisis causa raíz, se pueden evidenciar causas que afectan o
inciden en el funcionamiento de la bomba, pudiendo analizarlas y así buscar
solucionarlas o al menos reducir considerablemente las fallas.
La información agregada en el segundo capítulo es respaldada por la empresa
contratista Engie, la cual es la única empresa encargada de la mantención y reparación
de los equipos de la planta Styropek, ubicada en Concón.
La empresa Engie posee planos no oficiales de la bomba centrífuga Fristam,
planos que sirven de apoyo para el momento de realizar una reparación o mantenimiento
de la bomba, estos planos están ubicados en los anexos 1 “planos bomba”, siendo el
primer plano del eje de la bomba y el segundo plano describe el cuerpo de la bomba en
corte desde una vista lateral, también se destaca la falta de historial de fallas de la bomba
Fristam la cual es un modelo nuevo y de poco uso. Gracias a toda esta información se
pueden obtener las dimensiones de la bomba fristam y así poder generar una simulación
que permita estar lo más cercana a las verdaderas condiciones de funcionamiento del
equipo.
Visualizando la problemática descrita en el primer capítulo, y observando
situaciones similares con sus respectivas soluciones, los planes API surgen como
alternativa para basar ideas y planteamientos. Una vez ordenada la información se
continúa por desenvolver las características principales de la opción API. Existen
bastantes opciones y variadas dentro de los sistemas API, pero acomodando la situación
y condiciones de trabajo de la bomba fristam (fluido abrasivo, clima, material de
impulsor, altas temperaturas en el sello mecánico), el plan API n°32 será utilizado para
esta investigación, ya que permite lubricar y limpiar el sello mecánico con agua de una
cámara del sello mecánico y zona posterior del impulsor, a causa de una barrera que se
genera al inyectar fluido externo a una presión mayor que la de trabajo, reteniendo el
fluido con EPS que luego el impulsor dirige hacia la descarga de la bomba.
Posteriormente, se acude a SolidWorks con la finalidad de poder simular la
situación actual de la bomba fristam y luego poder contrastarla con la situación de
propuesta, que corresponde a la bomba Fristam con la implementación del plan API
nº32. Convenientemente este software de simulación logra desmostrar de forma clara el
comportamiento de la bomba en ambas situaciones. Tambien permite evidenciar las
velocidades y direcciones que toma el fluido al interior de bomba, lo que lleva a sacar
conclusiones respecto a las mejoras en el funcionamiento que aporta la implentacion del
plan API nº32 a la bomba fristam. Debemos tener en consideración que estas mejoras en
el funcionamiento se verán reflejadas en el aumento de tiempo de trabajo de la bomba,
permitiendo que en el proceso productivo continuo se produzca más material y que no
tenga pérdidas o detenciones en la producción ligadas a esta falla recurrente.
En el último capítulo, se presenta el análisis de costos que involucra la
propuesta de mejora. Inicialmente se consideran los costos de inversión, correspondiente
a la implementación de plan API nº32, entre los cuales destacan mano de obra,
instrumentos y material para la confección e implementación del plan API nº32.
Posteriomente, se realiza el analisis economico de la inversion, a traves de herramientas
financieras como el flujo de caja. El cual permite demostrar que la propuesta de mejora
es viable, debido a que el TIR (tasa interna de retorno) es muy alto, ya que la inversión
es pequeña y las ganacias que genera la empresa son muy altas. También se observa que
la recuperación de la inversión es casi inmediata, ya que ocurre en el primer periodo
posterior a la inversion, permitiendo que desde el segundo periodo la empresa genere
ganancias a su favor.
Por otra parte, se evalúa el impacto de la propuesta a nivel producción,
mediante estados de resultado de ambas situaciones, permitiendo evidenciar el efecto
positivo de la implementación de la propuesta a nivel producción. El cual provoca un
aumento considerable en las utilidades netas de la empresa Styropek. Todos estos
análisis llevan a concluir que es factible, viable y recomendable realizar una instalación
de plan API nº32.
Se espera que como futuro proyecto de la Empresa Styropek pueda tomar peso
una bomba centrífuga Fristam, que para la empresa nombrada anteriormente, representa
un equipo crítico y de alta prioridad.
Aplicando protocolos estandarizados y seguros se respalda la calidad y mejora
5. BIBLIOGRAFÍA
1. Proyecto de banco de pruebas para bombas centrifugas. Alexandre Correa
Haz.(2016). Universidad de Coruña
2. Libro de estrategias para la administracion de API . Tecnologias CA. (2018).
[www.ca.com]
3. SKF. (2019). Rodamientos. Catalogo de productos. [ww.skf.com]
4. WEISZ. (2019). Instrumentos Industriales. Catalogo de productos. [ww.weisz.com]
5. http://www.aislapol.cl/
6.
13.ANEXO 3
