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TANQUE PROTOTIPO PARA PROCESO DE INMUNIZADO.

Informe de Avances Este informe de avances pretende hacer saber al lector en que estado se encuentra el desarrollo del sistema de preservado. Como primera medida se tiene para este reporte, una explicación en detalle del funcionamiento del tanque prototipo de preservado. Complementado la explicación, se informara cuales son los métodos de preservado que se usan actualmente en las empresas transformadoras de guadua y cuales son las desventajas de estos métodos que el tanque de pruebas quiere mejorar, ademas se incluirá el porque se hacer el control de pH de forma automatizada. Los factores a mejorar son: la seguridad industrial, normas de seguridad para el operario, aplicación con exactitud de un control de pH y estandarización del proceso en cuanto a normas de calidad.

Un componente que hace parte importante de este informe, es la entrega de planos detallados con todas las medidas que al tanque de preservado conciernen.

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Descripción del sistema. Este conjunto de elementos tiene como fin hacer un proceso de preservado de la guadua. Con el objetivo de lograr óptimos resultados a la hora de hacer una implementación real del sistema, se deben hacer pruebas previas para garantizar el funcionamiento estable y libre de errores. Por lo mencionado se hace necesario la construcción de un tanque de pruebas o tanque prototipo, que permita al investigador manipular los factores que actúan en el proceso de inmunizado, de forma tal, que al final del proceso de pruebas se tengan teorías validas y seguras para aplicarlas al proceso industrial en la cadena de transformación de guadua.

Su función principal es recibir la guadua proveniente del eslabón previo en la cadena de producción, (Lavado) hacer que la guadua absorba el químico preservante, teniendo en cuenta los criterios de preservado previamente establecidos por el operario o director del proceso. Ademas el sistema estará haciendo una excelente conjugación de los elementos que componen esta etapa, como son: bomba de circulación de solución, calentador, tapa de guarda, etc. Acto seguido el sistema entregara a la etapa del proceso siguiente (Difusión Celular) la guadua con el elemento preservante inmerso dentro de si. Este sistema de preservado funciona gracias a que cuenta con una serie de elementos adicionales que convergen en un mismo punto con el fin de optimizar el proceso, los elementos adicionales con que este sistema cuenta, serán totalmente controlados por el elemento central de procesamiento electrónico de información.

Figura # 1. Vista preliminar de tanque de pruebas

Un factor fundamental a tener en cuenta en el desarrollo del tanque de pruebas, o tanque prototipo, es que este sistema proporcionara todos los datos que se necesiten para un proceso exitoso de inmunizado, tales como; temperatura y ángulo de inclinación de la guadua ING. LUIS MIGUEL GONZÁLEZ

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CENTRO DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS CAP óptimos y como se relacionan estas dos ultimas variables. De antemano de sabe que el valor del pH de la solución debe estar entre 5.5 y 6.0 para lograr resultados exitosos, claro esta que este valor esto sujeto a variaciones dependiendo del químico con que se trabaje.

Detalles de funcionamiento del Sistema. Este desarrollo se lleva a cabo haciendo uso de variados elementos como lo son: un calentador de la solución, un tanque almacenador de liquido, una bomba de circulación de agua, rejas deslizantes, un tanque dosificador y una tapa de guarda. La función de estos elementos se explica con mas detalle en párrafos siguientes. El proceso interno de preservado se lleva a cabo de la siguiente manera. Primero el elemento electrónico controlador de información toma los datos de los valores de las variables involucradas dentro del proceso, estas son; nivel de pH y temperatura de la solución química inmunizante. Una vez obtenidos estos datos procede a ejecutar la acción de control, esta puede ser, agitación del agua, calentamiento o enfriamiento de la mezcla, y/o adición de componente químico. Esto se hace con la ayuda los otros dispositivos que interactuan en la etapa de inmunizado. La explicación anterior se puede percibir de una mejor forma en el diagrama de bloques que se ve en esta pagina. Figura Numero 2. Diagrama de Bloques Funcionales

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Partes que componen el sistema de preservado y sus funciones. A continuación se mostrara de una manera muchas mas clara, cuales son los elementos adicionales en el proceso de preservado y cuales son sus funciones especificas.

1. Tanque almacenador. Recipiente

almacenador

de

químico

inmunizante para la guadua, será ahí donde

se

instalen

los

sensores

y

elementos necesarios para el control, así como también los diferentes actuadores para ejecutar las acciones de control. 2. Rejas deslizantes. Instaladas con el fin de proporcionar a la guadua un ángulo de penetración variable, para la salida de aire que se

Figura Numero 3. Detalles y partes de funcionamiento.

encuentra almacenado en los “Canutos”. El ángulo adecuado aun es desconocido. 3. Tapa de guarda. Como se sabe de antemano, en cualquier proceso que involucre calentamiento de líquidos hay una generación de calor y vapores, este elemento actúa como preservante de calor al interior del tanque, ademas que proporciona seguridad para el operario encargado. 4. Bomba recirculadora. El liquido preservante debe ser recirculado con cierta frecuencia, esto con el fin de mejorar el proceso y de hacer que la mezcla sea homogénea en todo punto del tanque, garantizado la calidad en el proceso de inmunizado. Adicionalmente la labor de la bomba es llevar la solución al calentador cuando el controlador electrónico así no indique. 5. Calentador de solución. Elemento encargado de calentar la mezcla química con orden del elemento controlador. En este punto se debe tener en cuenta el modelo de transferencia de calor del sistema con el medio para no hacer redundancia en el calentamiento.

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CENTRO DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS CAP 6. Tanque dispensador. Este elemento proporciona a la solución el componente químico que haga falta en cualquier instante a lo largo del proceso, su control también estará a cargo del controlador electrónico.

Vista interna del tanque de pruebas para el proceso de preservado. La vista que se presenta en este párrafo, pretende dar al lector una visión al interior del tanque de inmunizado. La imagen que se observa al lado derecho del parrado se denomina, “vista en corte”. El lector puede observar que hay una pieza que corta en 45 grados el tanque, este elemento hace que a la guadua se le pueda cambiar el ángulo

de

penetración

del

liquido

inmunizante en cualquier momento, esto se hizo con el propósito de determinar cual es el ángulo optimo. Adicionalmente al interior del tanque prototipo se instalara unas guías de ángulo,

estos

elementos

son

los

encargados de dar y mantener la altura a las “Rejas Deslizantes (2)” para así lograr

un

ángulo

de

penetración

diferente para cada prueba.

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Figura Numero 4. Vista de Corte de Tanque Prototipo.

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Ventajas al desarrollar un tanque prototipo para el proceso de preservado de la guadua. En esta parte del documento lo que se pretende es documentar al lector porque y para que es necesario construir e implementar un tanque prototipo de preservado.

Un elemento de pruebas o prototipo ayuda a disminuir en una cuantía significante los costos de implementación y mantenimiento de maquinaria, o de cualquier nuevo componente activo dentro de cualquier cadena de producción, el este caso, se esta hablando de la cadena de preproduccion de guadua. Dado que el centro piloto para la transformación de guadua estará en el municipio de Buga, el costo que requiere hacer un viaje para poner a punto la maquinaria será significativamente alto, hablando en términos de tiempo y dinero. De tal forma que desarrollar un elemento de pruebas en las mismas instalaciones de la universidad será de gran ayuda para investigador y hará que los resultados de la investigación se vean en un periodo de tiempo mucho menor.

Un valor agregado que tiene el tanque prototipo de inmunizado es que se pueden hacer pruebas con guaduas de longitud variable, dentro del tanque se puede mirar cual es la diferencia en el porcentaje de preservado haciendo pruebas con guaduas de una longitud entre 1.00m y 2.00 metros, se pretende dictaminar en que medida afecta el ángulo de inclinación de la guadua dentro del tanque..

No hay una norma, regla o documento que dictamine cual es el ángulo de inclinación que la guadua debe tener al momento de estar inmersa en el tanque de inmunización, por tal motivo se hace necesario trabajar con un ángulo de inclinación de posición de la guadua variable dentro de tanque. Esta característica del sistema se explico paginas atrás. La pregunta que se genera a partir de esto es: porque variar el grado de inclinación de la guadua para sumergirla en el tanque?. La respuesta esta en que la guadua al interior de ella tiene cámaras de aire, llamadas “canutos”, lo que espera es que la solución inmunizante llegue a todos los espacios de la guadua, entonces es necesario que el aire ING. LUIS MIGUEL GONZÁLEZ

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CENTRO DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS CAP salga del interior de la guadua de forma similar a como ocurre con una botella sumergida en agua. Lo que se pretende es que esos espacios de aire sean eliminados para dar paso a la solución que se encarga de preservar la guadua. Con las imágenes siguientes se planea dar una mejor explicación del porque del ángulo de inclinación.

Figura Numero 5.0. Estado de ingreso al tanque

Figura Numero 5.1. Sentido de salida de aire al interior de la guadua.

Porque no hacer mediciones con guaduas de mas de 2.00m de longitud?. Previamente se ha establecido que haciendo pruebas con guaduas entre 1.00m y 2.00m, se pueden obtener datos que respalden las teorías conocidas con buen grado de exactitud y confiabilidad. Hacer pruebas con guaduas

de largo superior a 2.00m no trae ningún

beneficio adicional y ademas incrementa los costos de implementación y mantenimiento del tanque en una cuantía significante.

La seguridad industrial y es uno de los factores que preocupa sobremanera a los propietarios de las empresas transformadoras de guadua. Uno de los objetivos fundamentales del trabajo investigativo en el tanque prototipo es fijar todas las normas y estándares se seguridad que se deben tener en cuenta para el manejo de este tipo de procesos.

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Porque hacer un control de pH electrónico automatizado.

El control de pH de la solución química para preservado es algo que los empresarios transformadores de guadua quieren implementar. Porque hacer un control de pH totalmente automatizado y controlado por un elemento electrónico?. No se trata de quitar el trabajo del hombre o de desplazarlo, lo que se pretende es lograr una exactitud a la hora de hacer un control de pH, usando un controlador autónomo electrónico, se puede garantizar un margen de error muy bajo. Usando un elemento de control autónomo electrónico se eliminan muchos de los errores que el hombre pueda cometer cuando este mismo realiza el control. El control electrónico aumenta la productividad dentro de la cadena productiva, ya que hay menos desperdicio de material y las mediciones se hacen mas exactas, trayendo como consecuencia una reducción en tiempo y en costos de producción.

Antecedentes: que métodos se están usando hasta la fechas para el preservado de la guadua. Inmunizado: Para el proceso de inmunizado, las empresas transformadoras de guadua cuentan la mayoría con una piscina (Ver Figura 6) escavada en la tierra de 7m de largo por 1,8m de ancho y 1,5m de profundidad; con capacidad para 120 guaduas, la cuál está recubierta con una lona plástica vulcanizada donde se vierte el pentaborato (composición: 3% bórax y 3% ácido bórico); el cual tiene un tiempo de vida útil de 6 meses aproximadamente, con un costo de $3 millones dado el tamaño de esta piscina. Inicialmente la piscina no se encontraba cubierta, lo cual generó que la mezcla se dañara y debería ser sustituida con tan solo 2 meses de uso. Actualmente ésta cuenta con un techo que la protege de la lluvia. Sin embargo, no hacen controles periódicos en laboratorio del PH de la concentración. Las guaduas deben permanecer sumergidas durante 4 días.

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Piscina

Figura Numero 6. Piscina para Inmunizado de Guadua

Drenado de Inmunizante: Una vez las guaduas han sido inmunizadas, son colocadas en los burros durante 2 días para retirar el exceso de inmunizante. Posteriormente son llevadas a la cámara de secado. Inmunizado para latas: Posteriormente de la etapa de cepillado las latas son inmunizadas en la piscina con pentaborato. Las dejan sumergidas durante 8 horas; a diferencia de la guadua rolliza que tarda 4 días.

Uno de los factores que preocupa en este proceso es el de la seguridad de las personas que controlan el procesos de inmunizado, ya que tienen que estar continuamente expuestas a este componente químico, afectando esto la salud del operario.

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Antecedentes: tanques de preservado actuales. Preservado por Inmersión. En los tanques mostrados en las figuras de esta pagina se lleva a cabo el proceso de preservación por inmersión, este método consiste en introducir la guadua previamente agujerada por los tabiques (nudos de la guadua) preferiblemente con una varilla puntiaguda de 12.7 mm (1⁄2") ó con broca soldada a la punta de una varilla 1⁄2 “ y utilizar taladro, luego sumergir en un tanque que contiene la solución de ácido bórico y bórax en relación 1:1 que podría oscilar entre el 2 al 4%, por ej: sí fuera 4%, la relación sería 2 y 2% (de ácido bórico y bórax); dejando allí la guadua en exposición prolongada por 8 días, porque es el tiempo mínimo requerido, donde la guadua deja de absorber la solución.

Figura Numero 7. Tanque preservado estándar.

La problemática que se presenta en este tipo de diseños de tanque de preservado, es que se debe ejercer una gran presión sobre las guaduas a sumergir con el fin de contrarestar al fuerza que produce el aire que esta dentro de los canutos, cuando trata subir a la superficie. Es por esta razon que parte de la guadua queda con poco liquido inmunizante. Con el nuevo tanque de preservado se quiere garantizar que gran porcentaje de la guadua quede

Figura Numero 8. Tanque preservado.

totalmente inmunizada después del proceso.

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Planos y medidas en detalle de tanque prototipo de preservado.

Surtidor.

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Rejas deslizantes.

Rieles de soporte para rejas.

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