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APRENDIZ: CARLOS ALBERTO GALVIS

FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE APOYO CRITICO EN LAS INDUSTRIAS

INTRODUCCIÓN. Los sistemas de apoyo crítico son indispensables para las industrias es importante saber definirlos y controlarlos para una buena producción, se debe evaluar las condiciones higiénico sanitarias en las que estos operan; el sistema de vapor no es más que la circulación de vapor por una cañería o radiador como sucede en los sistemas de agua caliente. La circulación de vapor se realiza con sistemas de una y dos tuberías, estas devuelven el agua formada por condensación a la caldera. Los principales sistemas de vapor son tres: Por orificios de aireación, por vaporización y sistemas de vacío o de bomba mecánica. Los elementos que componen un sistema de generación, distribución de redes de servicios de agua y vapor son: bombas, válvulas, manómetros, medidores de flujo y tuberías. Los principales parámetros en estos sistemas mencionados son: Temperatura, caudal y presión para cada uno existen instrumentos de medición por ejemplo, termómetros, tubo de Venturi y manómetros. También existen ciertas normas de seguridad y equipo de protección para realizar trabajos en estos sistemas de agua y vapor. El sistema de agua por lo general suele necesitar y de hecho consume la mayor parte del agua potable destinado a los seres humanos. Infinidad de productos necesitan de grandes cantidades de agua para ser fabricados. La industria por su parte contamina y necesita del agua para diluir los contaminantes y expulsarlos al mar. La industria papelera contamina grandes cantidades de agua de ríos, y la industria petrolífera a su vez contamina indirectamente con la fabricación de plásticos que siempre acaban llegando al mar. El agua de uso industrial cada vez es más tratada y reutilizada para distintas tareas internas, permitiendo así ahorrar en valiosa agua potable y recortar los gastos. Es un procedimiento también seguido, por ejemplo, en la industria alimentaria. Los costes de tratamiento del agua de uso industrial dependen de la calidad del agua sin tratar. Y los sistemas de gases implica determinar el tamaño mínimo del tubo para cada parte del sistema total, equilibrando las interrelaciones de seis parámetros principales de diseño: Presión principal disponible. Presión requerida en los diferentes accesorios. Pérdidas de presión estática debido a la altura. Consumo de agua (litros por minuto o galones por minuto) en el sistema total y en cada una de sus partes. Pérdidas de presión debido a la fricción del flujo de gases en el sistema. Limitaciones de la velocidad basadas en el ruido y en la erosión. El diseño y el dimensionamiento siempre deben apegarse a los reglamentos

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vigentes. Sin embargo, en el análisis final, el diseño también debe reflejar el juicio y los resultados de los cálculos de ingeniería; muchos reglamentos, especialmente los de diseño, incluyen datos y guías de diseño para dimensionar los sistemas de distribución de gases. DESARROLLO 1. SISTEMA DE VAPOR

Un sistema de vapor no es más que la circulación de vapor por una cañería o radiador como sucede en los sistemas de agua caliente. Al ocurrir condensación de vapor los radiadores transmiten su calor oculto. La circulación de vapor se realiza con sistemas de una y dos tuberías, estas devuelven el agua formada por condensación a la caldera. Los principales sistemas de vapor son tres: Por orificios de aireación, por vaporización y sistemas de vacío o de bomba mecánica. Existe otro de poca utilización llamado sistema subatmosférico. El vapor de agua es uno de los medios de transmisión de energía calórica de mayor efectividad en la industria, se estima que este servicio es utilizado por el 95% de las industrias como medio de calentamiento, por su fácil generación, manejo y bajo costo comparado con otros sistemas. El vapor es generado en una caldera a partir de la utilización de un combustible, generalmente un derivado del petróleo o biomasa, como medio aportante de energía, para transformar el agua en vapor a determinada presión y temperatura. Luego de ser generado y debido a su presión

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puede ser transportado al equipo o proceso consumidor sin necesidad de utilizar algún medio mecánico como una bomba. En el punto de consumo puede ser utilizado para transferir energía en forma de calor en algún proceso de calentamiento. Esta transferencia de calor (calor latente) se basa en la liberación de energía debido al cambio de fase del vapor de agua a agua líquida condensado. El vapor también puede ser utilizado para generar trabajo, aprovechando la presión del vapor generado en la caldera para producir movimiento. Para el primer caso la aplicación más común es un intercambiador de calor y para el segundo caso una locomotora (pistón) o turbina de vapor para generar electricidad. A parte de ser fácil de transportar por medio de una red de tuberías, el vapor es un excelente medio de transporte de energía, aunque también presenta algunas limitantes como la generación de condensado en las redes, en muchas ocasiones con problemas de corrosión. Adicionalmente el agua con que se genera el vapor debe presentar determinadas características en cuanto a calidad, siendo necesario adecuarla utilizando sustancias químicas.

1.1. CALDERA La caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería diseñado para generar vapor. Este vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión

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constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calienta y cambia su fase. Caldera es todo aparato de presión donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor. La caldera es un caso particular en el que se eleva a altas temperaturas de intercambiadores de calor, en la cual se produce un cambio de fase. Además, es recipiente de presión, por lo cual es construida en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas. Aunque dicho calor en general procede de la ignición de un combustible, puede ser suministrado por otros medios: energía eléctrica, energía nuclear, energía geotérmica, etc. El calor es transferido internamente en la caldera hacia un fluido, comúnmente agua o en algunos casos aceite térmico para posteriormente ser aprovechado en procesos de potencia y/o calentamiento. TIPOS DE CALDERAS • Acuotubulares: son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento. Son las más utilizadas en las centrales termoeléctricas, ya que permiten altas presiones a su salida y tienen gran capacidad de generación. • Pirotubulares: en este tipo, el fluido en estado líquido se encuentra en un recipiente atravesado por tubos, por los cuales circulan gases a alta temperatura, producto de un proceso de combustión. El agua se evapora al contacto con los tubos calientes productos a la circulación de los gases de escape. CONDENSADORES El condensador es un intercambiador donde se transmite al medio secundario (agua o aire) el calor de los vapores de refrigerante que proviene del compresor, allí el refrigerante se licuara, durante este paso se produce un cambio de estado (vapor a líquido) este proceso se denomina disminución de calor latente, una vez que hemos finalizado el cambio de estado, estaremos aún dentro del condensador y como el refrigerante será liquido 100% sufriremos un variación de calor sensible donde obtendremos un subenfriamiento. El subenfriamiento ideal será entre 5ºC y 12ºC he irá en función de forma inversamente proporcional al recalentamiento del evaporador. TURBINAS HIDRÁULICAS

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Son aquéllas cuyo fluido de trabajo no sufre un cambio de densidad considerable a través de su paso por el rodete o por el estátor; éstas son generalmente las turbinas de agua, que son las más comunes, pero igual se pueden modelar como turbinas hidráulicas a los molinos de viento o aerogeneradores. Dentro de este género suele hablarse de: • Turbinas de acción: Son aquellas en que el fluido no sufre ningún cambio de presión a través de su paso por el rodete. La presión que el fluido tiene a la entrada en la turbina se reduce hasta la presión atmosférica en la corona directriz, manteniéndose constante en todo el rodete. Su principal característica es que carecen de tubería de aspiración. La principal turbina de acción es la Turbina Pelton, cuyo flujo es tangencial. Se caracterizan por tener un número específico de revoluciones bajo (nsFlujo diagonal; Hélice->Flujo radial) y turbinas con álabes orientables (Deriaz->Flujo diagonal; Kaplan->Flujo radial). 2. SISTEMA DE AGUA POTABLE

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La industria por lo general suele necesitar y de hecho consume la mayor parte del agua potable destinado a los seres humanos. Infinidad de productos necesitan de grandes cantidades de agua para ser fabricados. La industria por su parte contamina y necesita del agua para diluir los contaminantes y expulsarlos al mar. La industria papelera contamina grandes cantidades de agua de ríos, y la industria petrolífera a su vez contamina indirectamente con la fabricación de plásticos que siempre acaban llegando al mar. El agua de uso industrial cada vez es más tratada y reutilizada para distintas tareas internas, permitiendo así ahorrar en valiosa agua potable y recortar los gastos. Es un procedimiento también seguido, por ejemplo, en la industria alimentaria. Los costes de tratamiento del agua de uso industrial dependen de la calidad del agua sin tratar.

Según las condiciones del emplazamiento y del tipo de presa o embalse, las centrales hidroeléctricas se clasifican en: . Las centrales de bombeo: utilizan agua que previamente ha sido bombeada hasta un embalse situado a una altura conveniente desde un embalse a menor altura. Para ello se hace uso de la capacidad que tiene los generadores eléctricos, mientras que las turbinas pueden hacerse funcionar a la inversa. En consecuencia, la energía mecánica suministrada por el motor se convierte en energía potencial del agua, es decir, haciéndolo funcionar como una bomba de agua. Especificaciones técnicas del agua para su uso industrial Las condiciones que se exigen se orientan de acuerdo con el tipo de industria en que ha de emplearse, siendo, por lo tanto, muy variables. Como por ejemplo: Lavanderías: Se da preferencia al agua blanda (de 3 a 4° D.G) dado el escaso uso de jabón. El hierro y el manganeso ocasionan manchas de óxido en la ropa por lo que debe de carecer de ellos (0,05 mg/l). Fábricas de papel: El hierro causa manchas en el papel (cantidad límite 0,05 mg Fe/l). Los cloruros cálcicos y magnésicos tampoco son convenientes a causa de sus propiedades higroscópicas. Las sustancias orgánicas dan lugar a la formación de moho en el papel. Industria cervecera: La composición química de agua determina el tipo de cerveza. Las cervezas negras precisan de un agua de elevada dureza de carbonatos y escasa dureza permanente. Las cervezas claras exigen que la dureza permanente sea elevada, la dureza en carbonatos, de valor medio, y el contenido en sal común, bastante altos. Las cervezas claras que contengan muchos carbonatos se escurecen. El agua es básica en el proceso de alimentos y las características de ella influyen en la calidad de estos. Un factor ritico en el procesamiento de alimentos es la dureza de agua, ya que esta puede afectar drásticamente la calidad de un producto y a la vez ejerce un papel en las condiciones de salubridad. La dureza

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del agua mide la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, especialmente carbonato de calcio y magnesio. Es esencial el uso de agua para la producción de todas las fuentes alimenticias.

3. SISTEMAS DE GASES

El material recomendado según normas internacionales NFP A99 y CGA Para la conducción de gases medicinales obedece a tener en cuenta factores como:    

Presión Corrosión Temperatura Presencia de humedad o impurezas Riesgos de incendio Estas características las tiene la tubería de cobre tipo K y L sin costura y rígida (NFPA 99 5.1.10.1.4), la tubería de cobre tipo L es utilizada hasta ciertos diámetros, a diferencia de la tipo K que permite ser instalada en todos sus diámetros. Su instalación puede ir aparente o empotrada, para conexión de accesorios soldados, en este caso se tiene previsto la instalación empotrada y por cielo raso falso.

En casos que la tubería vaya por piso debe ir encamisada en PVC. Las tuberías de gases medicinales no podrán instalarse en ductos donde exista posibilidad de estar expuestas al contacto con aceite. Previo a su instalación cada tubo debe ser biselado ´escareado con una herramienta libre de grasa o aceite. (NFPA 99 5.1.10.5.3) Es importante utilizar corta Tubinga y corta tubo afilado para evitar deformaciones y que las partículas de los cortes ingresen al interior del tubo, estas herramientas

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deben estar libre de grasa, aceite u otro componente que no sea compatible con el oxígeno. (Norma NFPA 99 5.1.10.5.2.1)Las tuberías de gases medicinales irán identificadas con etiquetas en tramos no mayores de 6.1 mts. Igualmente deben ir identificadas en los tramos donde la tubería se deriva y como mínimo una calcomanía por habitación las cuales tengan el nombre delgas e indique la dirección y sentido de flujo y a su vez la tubería deberá ir pintada con el color que identifique el gas conducido. (NFPA99 5.1.11.1) Bajo ningún concepto las redes de tubería para gases medicinales deberán ser utilizadas como conexión a tierra. CODIGO DE COLORES TUBERÍA Los colores de tubería que identifican cada gas medicinal serían los siguientes:  Oxigeno (Verde)  Aire(Amarillo)  Vacío (Blanco)  Óxido Nitroso (Azul)  Evacuación gases (violeta) DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS DE PRESIÓN

El diseño de un sistema de suministro de gases con tubería de cobre implica determinar el tamaño mínimo del tubo para cada parte del sistema total, equilibrando las interrelaciones de seis parámetros principales de diseño: Presión principal disponible. Presión requerida en los diferentes accesorios. Pérdidas de presión estática debido a la altura. Consumo de agua (litros por minuto o galones por minuto) en el sistema total y en cada una de sus partes. Pérdidas de presión debido a la fricción del flujo de gases en el sistema. Limitaciones de la velocidad basadas en el ruido y en la erosión. El diseño y el dimensionamiento siempre deben apegarse a los reglamentos vigentes. Sin embargo, en el análisis final, el diseño también debe reflejar el juicio y los resultados de los cálculos de ingeniería; muchos reglamentos, especialmente los de diseño, incluyen datos y guías de diseño para dimensionar los sistemas de Distribución de gases. Presión. En cada elemento del sistema de distribución debe haber una presión mínima de 8 psi (0.56 kg/ cm2) para que éste funcione de manera adecuada, salvo en los casos de que algunos requieran una presión mínima mayor para su correcta operación, por ejemplo: Es posible que los reglamentos y las prácticas locales difieran de lo anterior, por lo que debe consultarse siempre, todo lo relativo a los requerimientos depresión mínima. La presión de agua máxima disponible para alimentar a cada elemento depende de la presión de servicio hidráulica en el punto donde empieza el sistema de distribución del edificio (un segmento o zona de éste). Esta presión depende de la presión principal local, de los límites impuestos por los códigos locales, de la

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presión que desea el diseñador del sistema o de una combinación de las anteriores. En cualquier caso, la presión no debe ser mayor a 80 psi (5.62 kg/cm2). Sin embargo, la presión total del agua no siempre está disponible en cada elemento debido a las pérdidas de presión inherentes en el sistema, las cuales incluyen: las correspondientes al flujo que pasa por el medidor de agua, las pérdidas estáticas al subir el agua a grandes alturas en el sistema, así como las pérdidas por fricción que se producen en el flujo a través de las tuberías, conexiones, válvulas y equipo. A continuación se sugiere el procedimiento siguiente:  Elaborar el esquema de la red tres dimensiones.  Tener en cuenta las longitudes reales de los tramos que componen la instalación.  Calcular, con base en la potencia de cada artefacto y el poder calorífico superior del gas utilizado, el flujo enm3/h de cada tramo.  Asumir los diámetros a utilizar y con éste y los accesorios, calcular las longitudes equivalentes.  Con el caudal de cada tramo y su longitud total se calcula la caída de presión. Luego se verifica que dicha caída depresión entre el medidor y cada artefacto a gas, esté dentro de límites permitidos. MANTENIMIENTO SISTEMAS DE TUBERÍA DE GAS Se realizaran las pruebas necesarias para verificar y garantizar el buen funcionamiento del sistema de gases con el fin de retirar partículas que se hayan incorporado a la reden el momento de su instalación y puedan afectar el buen funcionamiento dela misma.

CONCLUSIONES 1. Un sistema apoyo crítico para áreas productivas de las industrias debe integrar las funciones de manejo de inventario, control de la producción y planeación y programación de la producción. Cada función es fundamental para el correcto funcionamiento y aprovechamiento del sistema.

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2. se inspecciono el funcionamiento de los sistemas de apoyo crítico del área de producción de acuerdo con los procedimientos de la organización y la normatividad vigente. 3. los sistemas de apoyo crítico deben ser controlados y verificados para que las industrias ratifiquen la calidad de sus servicios. .

BIBLIOGRAFIA      

Referencia Electrónica:www.procobre.org Manual de Tuberías de Cobre Manual DelIngenieroMecánico, 3ª. Edición Referencia Electronica: www.google.comTema: Descripción del sistema de gases medicinales Angulo, (2011). Sistema de Gestión de Calidad ISO 9001:2008 en la Industria Farmacéutica. Pág. 15-42. CIPAM (2009). Comisión Interinstitucional de Buenas Prácticas de Fabricación. Revisión Anual de Productos, Monografía Técnica Nº14. Pág. 10-42. European Commission (2012). The Rules Governing Medicinal Products in the European Union. EU Guidelines for God Manufacturing Practice for Medicinal Products for Human and Veterinary Use. Volumen 4. Capítulo 1. Food and Drug Administration (2008). CRF 21 211.180 (e). Code of Federal Regulations. GMP in Manufacturing, Processing, Packaging or Holding of Drugs and Finished Pharmaceuticals. Title 21. Part 211. Gutierrez (1997).