MINISTERIO DE EDUCACION DIRECCION DE EDUCACION TECNICA Y PROFESIONAL CÓDIGO PROGRAMA TECNOLOGIA DE LA MAQUINARIA AZUCARERA ESPECIALIDAD:

Transcripción

1 MINISTERIO DE EDUCACION DIRECCION DE EDUCACION TECNICA Y PROFESIONAL CÓDIGO PROGRAMA TECNOLOGIA DE LA MAQUINARIA AZUCARERA ESPECIALIDAD: MAQUINARIA AZUCARERA Autor: Ing. Dip. Bienvenido González Ramírez Ing. Manuel González Ochoa Lic. Julia Rodríguez Dorgni TÉCNICO MEDIO INGRESO 9no. Junio DE 2009 Año del 50 Aniversario del Triunfo de la Revolución

2 I. ORIENTACIONES GENERALES DE LA ASIGNATURA EN LA ESPECIALIDAD La asignatura Tecnología de la Maquinaria Azucarera como asignatura de Formación profesional específica tiene un papel principal en la formación de especialistas para la industria azucarera ya que la misma tiene los contenidos teórico-prácticos necesarios para desarrollar las habilidades profesionales de estos especialistas, La asignatura contempla los contenidos generales de los procesos empleados en las industrias azucareras, su importancia, las funciones que realizan y los principios de funcionamiento. La misma se desarrolla en el 3er. Año de la especialidad con un total de 210 horas y se nutre del sistema de conocimientos y habilidades de las restantes asignaturas del Plan de Estudios aplicándolos en la solución de los problemas profesionales de la especialidad, logrando de esta forma la formación de competencias requeridas por los futuros graduados, como asignatura la misma tendrá un enfoque teórico - practico para su desarrollo lo que permitirá que los estudiantes alcancen una cultura general profesional. II.- OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA. Los estudiantes deben ser capaces de: Dominar los procesos de obtención de azúcar, preparación y molida de caña, purificación del jugo, equipos que se utilizan, evaporación, cristalización, centrifugación, refinación mezclado de azúcares. Dominar los conocimientos relacionados con la hidráulica bombas, compresores, funcionamiento de turbinas, máquinas de vapor y la explotación de equipos térmicos que se utilizan en la industria azucarera. Contribuir a la formación integral de los estudiantes con una concepción científica del mundo, mediante un adecuado tratamiento en la formación política ideológica, moral, científico técnica y estética acorde a las exigencias y realidades de nuestra sociedad

3 III. PLAN TEMATICO DE LA ASIGNATURA ASIGNATURA: Tecnología de la Maquinaria Azucarera ESPECIALIDAD: Maquinaria Azucarera NIVEL DE INGRESO: 9no. Grado AÑO: 3RO FRECUENCIA SEMANAL: 10 /20semanas) TOTAL DE HORAS: 200 No. Temáticas Horas Unidades Total Teoría Práctica Introducción Hidrostática Hidrodinámica Sistema de tubería Bombas Compresores Fundamentos y Leyes de la Termodinámica Potencia a partir de gas y del vapor Turbinas de vapor Máquinas de vapor Equipos de descarga de la Caña Conductores de Caña Preparación de la caña Molino Equipos de purificación de jugos Evaporadores Tachos y cristalizadores Centrifuga Manipulación y Almacenamiento Reserva 9 9 Evaluación y Análisis de los resultados 4 4 Total En la inserción laboral del estudiante en la industria azucarera se profundizará en el contenido de las unidades y se ejercitará en el logro de las habilidades profesionales declaradas en los objetivos de asignatura y de año. IV. PLAN ANALITICO Introducción Importancia de la especialidad y de a industria azucarera. Contenido del programa. Breve explicación de cada unidad. Sistema de evaluación.

4 1. HIDROSTATICA Líquidos. Propiedades físicas. Líquido ideal. Líquido real. Peso específico. Volumen específico. Densidad de líquidos. Viscosidad absoluta. Viscosidad cinemática. Unidades. Medida de la viscosidad. Variación de la viscosidad con la temperatura y con la presión en los líquidos. Presión hidrostática. Equilibrio de un líquido. Variación de la presión con la dirección. Variación de la presión en el plano horizontal. Ecuación fundamental de la hidrostática. Presión ejercida sobre el fondo de un recipiente. Medida de la presión. Conceptos fundamentales. Presión absoluta. Presión manométrica. Presión negativa o vacío. Clasificación de los instrumentos de medir presión. Descripción de los parámetros. Aplicación de la ecuación fundamental de la hidrostática para obtener presión en los manómetros de mercurio. Máquina hidrostática. Principio de funcionamiento de una prensa hidráulica. Determinación de la fuerza de compresión de una prensa. Elementos componentes y principios de funcionamiento de las válvulas de seguridad. 1. HIDRODINAMICA Conceptos y leyes fundamentales de la Hidrodinámica. Tipos de flujos. Concepto de los distintos tipos de flujos. Flujo permanente, flujo uniforme y no uniforme, flujo turbulento, flujo laminar de corriente. Ecuación de continuidad para flujos permanentes. Expresión matemática de la ecuación de continuidad para fluido comprensible. Consumo o gasto. Concepto. Ejemplo de cálculo. Ecuación de Bernoulli. Concepto. Expresión matemática para líquido ideal y para líquido real. Algunos casos particulares. Aplicaciones. Movimiento laminar y turbulento. Características. Experimento de Reynolds. Pérdidas de cara por rozamiento. Concepto. Forma de determinarla. Pérdida de carga por resistencia local. Concepto. Forma de determinarla. 3. SISTEMA DE TUBERIA Concepto de tubería simple. Sistemas de tubería compuesta en serie y en paralelo. Determinación del diámetro de una tubería simple. Tipos de tuberías según los materiales a trasladar. Ejemplo de una red de tubería de una instalación. 4. BOMBAS Nociones sobre máquinas hidráulicas. Función de una bomba. Clasificación. Tipos de bombas. Características generales. Bombas centrífugas. Características principales de una bomba centrífu-ga. Clasificación. Elementos componentes. Función de cada uno de ellos. Cojinetes para estas bombas. Tipos. Elementos motrices. Acoplamientos. Sus características y tipos. Concepto de carga. Altura de elevación del sistema que lo componen. Definición. Carga neta de succión positiva (NPSH) disponible y requerida. Concepto. Relación gráfica. El fenómeno de cavitación y sus consecuencias. Curvas características de las bombas. Curvas de eficiencia. Capacidad y potencia. Representación gráfica. Características. Relaciones de las características de las bombas centrífugas. Cálculo del sistema de bombeo. Bomba de pistón. Elementos componentes. Características del funcionamiento. Clasificación de las bombas reciprocantes o de pistón.

5 Bombas rotatorias. Tipos. Bombas de paletas y engranaje. Características de funcionamiento. Ejemplo de bombas utilizadas en los centrales azucareros. 5. COMPRESORES Conceptos generales sobre los gases. El aire como gas. Densidad. Calor específico. Circulación de aire por tuberías. Velocidad. Aire comprimido. Elementos componentes de un compresor de pistón y principio de funcionamiento. Proceso teórico del compresor y su diagrama indicador. Espacio muerto. Rendimiento real y convencional de un compresor. Compresión en varias etapas. Necesidad de la compresión múltiple. Determinación de la presión intermedia en sistema de dos etapas. Ventiladores y sopladores. Características de funcionamiento. Ejemplos de compresores utilizados en la industria azucarera 6. FUNDAMENTOS Y LEYES DE LA TERMODINAMICA Conceptos fundamentales. Concepto de estado termodinámica y parámetros de estado, volumen específico y densidad; presión manométrica y absoluta; temperatura termométrica y absoluta; escala Celsius y Kelvin; sustancia de trabajo y sustancia pura; sistema termodinámica abierto y cerrado. Ley de Gay Lussac. Ecuación de estado de un gas ideal; constante universal y particular de los gases. Primera ley de la termodinámica. Concepto general. Calor experimento de Joule; principio de equivalencia entre calor y trabajo. Unidades de medidas de calor y trabajo. Unidades de medidas de potencia; relación entre estas unidades; factores unitarios de conversión. Problemas sobre el principio de equivalencia. Principios generales de la conservación de la energía; ilustración esquemática; energía cinemática; energía potencial; energía interna; energía de flujo o mecánica. Esencia de la primera ley de la termodinámica. Procesos: Isocórico; definición; ecuación del proceso isocórico; diagrama p-v ; Variación de la energía interna; trabajo del proceso; cantidad de calor; ejemplos. Isobárico; definición; ecuación del proceso isobárico; diagrama p-v ; variación de la energía interna; trabajo del proceso; cantidad de calor; ejemplos. Isotérmico; definición ecuación del proceso isotérmico; diagrama p-v variación de la energía interna; trabajo del proceso; cantidad de calor. Segunda ley de la termodinamica. Concepto preliminares; limitaciones de la primera ley de la termodinámica; elementos de un ciclo; ciclo térmico; calor útil y trabajo útil; eficiencia térmica; procesos reversibles e irreversibles, ciclo de Carnot; funcionamiento, diagrama p-v y eficiencia. La entropía y la segunda ley de la termodinámica postulado de la segunda ley de la termodinámica; teorema de Carnot; igualdad y desigualdad de Clausisus; entropía como parámetro de estado; variación de la entropía de un proceso; entropía como una coordenada. Diagrama T-S de los procesos termodinámica; ciclo de Carnot en el diagrama T-S. 7. POTENCIA A PARTIR DEL GAS Y EL VAPOR

6 Potencia a partir del gas; Ciclo de gases; análisis estándar del aire; ciclo de la turbina de gas simple: funcionamiento, esquema, diagrama T-S y eficiencia térmica. Ciclo regenerativo de la turbina de gas; funcionamiento, esquema,. Diagrama T-S y eficiencia térmica. Ciclo de la turbina de gas con inter enfriamiento; funcionamiento, esquema, diagrama T-S y eficiencia térmica. Ciclo de la turbina de gas con recalentamiento; funcionamiento, esquema, diagrama T-S y eficiencia térmica. Potencia a partir del vapor; Ciclo de vapor. Ciclo de Carnot, desventaja para su utilización; eficiencia térmica. Ciclo Rankine (con sobrecalentamiento térmico y sin él). Diagrama T-S e i - s y eficiencia térmica. Efectos de las condiciones iniciales y finales de las máquinas de Rankine que incluyen en la eficiencia del ciclo. Ciclo regenerativo; eficiencia térmica y ventajas con respecto al ciclo de Rankine. Ciclo regenerativo con calentadores abiertos; diagrama T-S. Ciclo regenerativo con calentadores cerrados; diagrama T-S. Ciclo de recalentamiento; eficiencia térmica y diagrama T-S. Ejemplos: 8. TURBINAS DE VAPOR Turbinas de vapor. Concepto de funcionamiento. Principio de sección del vapor sobre las paletas. Construcción de las distintas partes de una turbina de vapor; Materiales de Construcción; requisitos de deben cumplir los materiales utilizados en la construcción de las piezas de la turbina de vapor. Construcción de las toberas. Construcción de empaquetadoras y cojinetes, empaquetadora gravitada, empaquetadora de empuje, cojinetes de apoyo, características. Clasificación de las turbinas. Diferentes tipos de turbinas; turbina de acción simple efecto. Turbina de acción con varias etapas de presión; turbinas de reacción. Turbinas de acción y reacción. Transformación de la energía en las toberas y perdidas de energía en las turbinas; Toberas. Concepto. Velocidad acústica o del sonido; número de Mach; isoentrópico con área variable. Tipos de toberas; convergentes; convergentes - divergentes. Determinación de la velocidad final de la tobera. Parámetros críticos en una tobera. Pérdidas de energía en las toberas. Métodos utilizados para lograr una disminución de las pérdidas. Pérdidas de energía en las turbinas. Pérdidas de energía en las turbinas de impulsión. Pérdidas de energía en las turbinas de reacción. Curvas de rendimiento de las turbinas de impulsión y reacción. Turbinas de una sola etapa y un solo paso de circulacion del vapor; Características generales de las turbinas, esquema de funcionamiento de una turbina de grado único. Turbinas de etapas múltiples, Características generales; datos técnicos de las turbinas de etapas múltiples; características de funcionamiento de este tipo de turbina. Campo de aplicación. Turbinas de reacción y mixtas; Turbinas de reacción. Características. Programa de la variación de la presión y de la velocidad del vapor. Turbinas mixtas. Características. Principio de funcionamiento de una turbina mixta. Campo de aplicación. Acción de las

7 turbinas con vapor de alta presión. Ventajas de aplicación del vapor de alta presión. Recalentamiento intermedio del vapor. Turbinas de condensación; Turbinas de condensación. Concepto. Funcionamiento intermitente; sistema regulador de mariposa sistema regulador de estrangulación; aplicación y regulación de ambas; regulación de acción directa. Elementos componentes del sistema de regulación; regulador centrífugo - distribuidor servomotor; regulación de transmisión mecánica; regulación de transmisión hidráulica; regulador de emergencia, su función, cálculo y construcción, válvula de control de arranque; interruptores de emergencia. Esquema de regulación; esquema de regulación del aceite en el turbo - generador; depósito de aceite; bomba de aceite de engrane y auxiliares, función y construcción; arranque automático de la bomba auxiliar; enfriador de aceite; datos técnicos del aceite. Proceso térmico de la turbina bajo un régimen de trabajo variable; Variación en presión inicial temperatura inicial y presión final, regulación por toberas; determinación de la presión en la válvula interruptora; determinación de la presión en el paso controlador. Condensación del vapor; Condensación del vapor en las instalaciones de las turbinas; esquema general de la instalación de las turbinas; esquema general de la instalación de condensación condensador de superficie; vacío pobre económico y máximo; limpieza y conexión del condensador; corrosión y método para controlarla. Corrientes parásitas; influencia de las corrientes parásitas; en la duración de los tubos del condensador; bomba de circulación y condensación. yectores; eyectores de vapor, estructura y funcionamiento; eyectores de agua, estructura y funcionamiento. 9. MAQUINAS DE VAPOR Generalidades. Partes de la máquina de vapor y descripción. Funcionamiento de la máquina de vapor. Actuación del vapor en el cilindro. Diagrama de presiones. Diagrama típico de una máquina de vapor. Estudio dinámico. Principio de las transmisiones del trabajo. Trabajo útil y trabajo pasivo Estudio del principio de transmisión. Rendimiento de una máquina. Rendimiento de los motores térmicos. Cálculo de la potencia. 10. EQUIPOS DE DESCARGA DE LA CAÑA Importancia de los equipos de descarga de la caña; Partes generales de un sistema de descarga y materiales que se emplean en su elaboración. Funcionamiento de un sistema de descarga. Características de los sistemas de descarga. Tipos de sistemas de descarga de la caña atendiendo a los diferentes tipos de transporte. Basculadores. Sistemas hidráulicos utilizados, características generales y partes fundamentales. Características del aceite utilizado en los sistemas hidráulicos. Potencia. Fuerzas que actúan en los sistemas de descarga. Sistema de amarre, características generales y partes fundamentales. Actividad práctica en un sistema de descarga de caña. 11. CONDUCTORES DE CAÑA

8 Importancia del sistema de conductores de la caña; Partes generales de un sistema de conductores. Funcionamiento. Características de los sistemas de conductores. Tipos de conductores de la caña. Materiales empleados. Características generales y partes fundamentales. Potencia. Fuerzas que actúan en los conductores. Empujadores hidráulicos. Principio de funcionamiento. Actividad práctica en los conductores de caña. 12. PREPARACIÓN DE LA CAÑA Importancia de la preparación de la caña; Características del proceso de preparación de la caña. Elementos que intervienen durante el proceso. Rompebultos y nivelador (gallego), Características fundamentales, materiales, Función que realizan; Cuchilla picadora de caña, características técnicas y función que realiza; conjunto del eje y machetes, características técnicas y función que realizan; machete, características, balanceo, recuperación; cobertura; medidas de seguridad; Desfibrador de martillo, características técnicas y función que realizan; balanceo y recuperación de martillos; tipos de desfibradoras. Equipos motrices de desfibradoras y cuchillas. Actividad práctica sobre la preparación de la caña. 13. MOLINO Principio de funcionamiento de los molinos y su importancia en el proceso fabril. Tipos de molinos. Partes fundamentales, materiales empleados y sistema que los componen. Las bases y bancazos de molinos, características y función; Vírgenes, características técnicas, partes y función en el sistema de los molinos. Tambores de la mazas, características y función; reparación de los dientes y Chevrolet; ajuste de los molinos, su importancia. Repasadores, características, partes y función; tensores de los raspadores, tensión adecuada. Raspillas Messcherart, características y función; Collarines de los guijos, características técnicas y función conservación y pulido; cuidado de los guijos en cooperación. Pestañas y platillos guarda jugos; función que desempeñan; Couplings y cuadrados de los molinos, características técnicas y función. Cuchilla central de los molinos, características y función, trazado de las cuchillas, colocación y ajuste; atención de la cuchilla durante la zafra; soporte de la cuchilla, fijación. Elementos de ajuste. Tapa superior de los molinos (cabezote), características técnicas y función, partes que la componen. Tapas laterales, características y función; Chumaceras (brocas) de los molinos; cámaras de enfriamiento, limpieza; canales de lubricación, sistema centralizado de lubricación de los molinos; Coronas, características y función; mazas, características técnicas y función; reparación de las mazas, aumento de la aspereza durante la zafra. Platos y canales de los molinos, características y función. Sistema de lubricación centralizada de los molinos, partes principales. Actividad práctica. 14. EQUIPOS DE PURIFICACIÓN DE JUGOS Proceso de purificación de jugos; Importancia de la purificación del jugo; Características del proceso de purificación de jugos. Equipos que intervienen durante el proceso. Conductor intermedio, Características fundamentales, materiales, Coladores y tanques de guarapo, características técnicas, partes y función que realizan; tipos de coladores; Tanques y colador de guarapo, características técnicas y función que realizan; Rastrillo de

9 bagacillo de los coladores y sinfín, características técnicas y función que realizan; Sistema motriz.; partes principales, Sistema de bombeo, válvulas reversibles y distribuidoras. Sistema de presión oleoneumática; bomba; pupitre de control; botella y vejiga, función y partes principales; Sistema de enfriamiento de los molinos; sistema de bombeo y tuberías; enfriaderos; mantenimiento; conexiones a los bronces. Sistema de imbibición; sistema de bombeo y tuberías, temperatura del agua. Sistema de maceración, partes del sistema; derramadores; bombas y tuberías de autolimpieza de bandejas de los molinos, características técnicas y función que realizan estos equipos; Electroimán, función. Revisión y conservación; comprobación de la hermeticidad. Actividad práctica. Equipos de medición del guarapo. Medición por volumen a partir de la altura del líquido. Medición por volumen a partir de la carga hidrostática. Rotámetros; la lechada de cal y control del PH. Mezclador y bomba de cal. Control del PH, características técnicas y función que realizan estos equipos; Calentadores de guarapo. Limpieza química y clarificadores, características técnicas y función que realizan estos equipos. Bomba de cachaza y caja de corrida. Movimiento del clarificador. Tanque flash, sus partes, Coladores de guarapo; Filtros rotatorios de cachaza. Tanques de bajo y alto vacío, atomizadores y ducha. Agitador de cadena. Captación de bagacillo. Movimiento del filtro. 15. EVAPORADORES Importancia de los evaporadores; Características del proceso de evaporación. Elementos que intervienen durante el proceso. Tipos de evaporadores. Función y partes de los evaporadores, características fundamentales. Fluses, Función que realizan, Control de circulación del jugo. Extracción, Actividad práctica. 16. TACHOS Y CRISTALIZADORES Importancia de los tachos; Función de los tachos; Características del proceso. Elementos que intervienen durante el proceso. Circulador mecánico de la masa cocida. Equipos auxiliares de los tachos, características, partes y función que realizan;. Sistema de vacío. Función; Cristalizadores, importancia, características y función 17. CENTRIFUGA Función de las centrífugas y su importancia. Principio de funcionamiento de la centrífuga. Tipos de centrífugas; Centrífugas continuas. Descripción y partes que la componen; Sistemas de control, características fundamentales. Motor y transmisión del movimiento; Centrífugas automáticas y semiautomáticas, Descripción y partes que la componen; Sistemas de control, características fundamentales. Ciclos de operación. Partes del cabezal. Partes de la centrífuga. Proceso de purgar masas cocidas de baja calidad. Sistema de lubricación por niebla. Motor y sistema de enfriamiento, característica y función del sistema de enfriamiento. Actividad práctica. 18. MANIPULACIÓN Y ALMACENAMIENTO Importancia de los procesos de manipulación y almacenaje. Sistemas de manipulación de los productos y condiciones a tener en cuenta. Proceso de almacenaje. Características fundamentales de los almacenes y condiciones a tener en cuenta. Proceso de almacenaje.

10 Tipos de almacenes. Forma de almacenar los productos. Equipos utilizados en la manipulación y almacenaje del producto. Actividad práctica.. VI ORIENTACIONES PARA EL PROFESOR Para la impartición de la asignatura es necesario constar con un aula especializada donde se muestren los diferentes procesos de la industria azucarera, así como mantener una estrecha vinculación con los centrales enclavados en el territorio con el objetivo de mantener un sistema de visita técnico-docente que contribuyan a profundizar en los conocimientos impartidos en el centro de estudio. La asignatura Tecnología de la Maquinaria Azucarera se desarrollará de forma teórico práctica VII Sistema de evaluación Se tendrá en cuenta el grupo evaluativo según la resolución sobre el sistema de evaluación vigente para la ETP VI. Sistema de medios BIBLIOGRAFIA Hidráulica. Bombas. Vicente González Martínez. Pueblo y Educación. Bombas. Diosdado Pérez Franco Bombas centrífugas. Selección. Operación y Mantenimiento. Igor J. Karassik, Manual del Mecánico de Bombas y Compresores. Osvaldo Hervis. Pueblo y Educación, Motores térmicos. Noel Lasalle y otros. Pueblo y Educación. Termodinámica. Mario U. Iglesias Ruiz. Pueblo y Educación Termodinámica. Virgil N. Faires. Motores Térmicos. Donal Maver. Motores térmicos e Hidráulicos. Juan Rosich, Manual del Operario de Vapor. Rafael Pedro ARMANDO A. MORALES RUIZ. Manual de Mantenimiento y Reparación de Equipos Industriales. Editorial Orbe. MARCEL MENÉNDEZ DE LA TORRE. Montaje, Ajuste y Reparación de Máquinas Hidráulicas. Marcel Menéndez de la Torre... et al.. Ciudad de la Habana. Editorial Pueblo y Educación., GRUPO CIENTÍFICO-TÉCNICO DE RECUPERACIÓN DE PIEZAS. Manual de Recuperación de piezas. Ciudad de la Habana. Editorial Científico-Técnica, MARIO TRUJILLO HERNÁNDEZ. Montaje Industrial. Dpto. de Termoenergética, Facultad de Energética. ISPJAE. Unidad de producción No.3, empresa de producción del Ministerio de Educación Superior

11 KRISIN. Manual del ajustador-montador mecánico. Moscú. Editorial MIR EUGENIO KOVTUN. Instalación de Máquinas Herramienta. Editorial Pueblo Educación. Cuarta reimpresión. Ciudad de la Habana, y ING. JORGE FERNÁNDEZ, Sistema de Mantenimiento Preventivo Planificado/ ing. Jorge Fernández, Julio Matos, Raúl Prim. Ciudad de la Habana, Editorial Pueblo y Educación JULIO FRÓMETA RUENES Reparación de Piezas Típicas de las Máquinas Herramienta. Julio Frómeta, Eugenio Kovtun. Reimpresión Ciudad de la Habana. Editorial Científico- Técnica.