Optimizacion Enfriador Clinker

Universidad de Sevilla José Luis Romero González 1

OPTIMIZACION DE ENFRIADOR DE CLINKER

Experto Universitario en Mantenimiento de Medios e Instalaciones Industriales


Introducción


Objetivo• El objetivo de este trabajo es hacer un análisis de la

implantación de un nuevo enfriador de clinker en la fábrica de producción de cemento ubicada en Lemoa, Bizkaia. El análisis comprende una breve introducción a la fabricación del cemento, las consideraciones que llevaron a elegir el enfriador de FLSmidth así como el plan de mejoras implantado para optimizar su funcionamiento. Con respecto a esto último se hará gran incidencia en la formación impartida a los oficiales de mantenimiento, ya que como se verá en los datos esta acción ha sido clave para optimizar el funcionamiento y minimizar las pérdidas de producción.


Breve descripción de la fabricación del cemento.

• Extracción de materias primas en cantera.• Molienda de las materias primas. Para esto se

utilizan prensas de rodillos y molinos de bolas.• Precalcinación y acondicionamiento térmico del

material en la torre intercambiador.• Calcinación del material en el tubo de horno. El

producto resultante se denomina CLINKER.• Enfriamiento del clinker. Esto se produce en el

“Enfriador”.• Transporte y molienda del clinker junto con otros

productos para obtener “cemento”.


¿Por qué es necesario el enfriador?

• El clinker al rojo no es transportable.• El clinker caliente influye

desfavorablemente en la molienda del cemento.

• Un proceso de enfriamiento adecuado perfecciona las propiedades del cemento.

• El aprovechamiento del contenido térmico del clinker perfecciona las propiedades del cemento.


Vista general del enfriador

Aire de enfriamiento.

Clinker


Principio de enfriamiento


Consideraciones previas• El enfriador formaba parte de un proyecto más

amplio en el cual el objetivo global era conseguir un aumento de 350 t/d (de 1900 t/d a 2250 t/d). El coste total de este proyecto eran 19,7 M.Eur, y de estos 2,6 M.Eur eran para el enfriador. Finalmente se opto por el modelo FLS Cross-bar SFC MM 9X62. La decisión se baso tanto en cuestiones técnicas como económicas. Este modelo presentaba grandes ventajas cara a mantenimiento ya que por su configuración de parrillas era muy sencillo el cambio de las mismas.


Parrillas del enfriador

• La parrilla es el conjunto bastidor y barras de empuje que posibilita el avance el clinker a través del enfriador.


Barra de empuje

• En esta imagen se aprecia la forma de una barra. El movimiento de avance es tal y como indica la flecha. El elemento de fijación de la barra se denomina puente.


Análisis de mantenimiento


Análisis de mantenimiento

• Tras la puesta en marcha se detectó un alto nº de averías, la incidencia era tan significativa que afectaba a todos los indicadores de la planta. Por esto se decidió hacer un AMFE para analizar el problema y dar la solución oportuna. Previo al AMFE ya se intuía que los problemas básicamente se debían a fallos de montaje así como fallos y desconocimiento del equipo hidráulico.


Análisis modal de fallos y efectos en el enfriador

AVERIA CAUSAS EFECTO ACC. CORRECTIVAS METODO PRACTICO Poco caudal de aire de los ventiladores de refrigeración

Parada de horno para cambio de placas(3 por hora) debido a desgaste prematuro de placas por exceso de tª

Determinar si los caudales de aire generados por cada ventilador son los adecuados

Realizar una medida de caudales con tubo de pitot. Revisar rodetes y correas, medir velocidades de ventilador. Estudiar la curva.

Mala estanqueidad entre cámaras (pérdida de eficacia de la refrigeración

Desgaste prematuro de placas por exceso de tª por perdida de presion de una camara a otra

Mejorar los cierres entre cámaras Cada vez que sea posible entrar al enfriador, revisar los cierres y en caso necesario repararlos

El material original de las placas no resiste las condiciones de trabajo actuales

Desgastes de placas prematuros, que producen llenado de tolvas y roturas de vvs

Buscar material de recubrimiento que prolongue la duración de las placas.

Pedir ofertas, probar y controlar su duración, evaluando su rentabilidad.

Elevadas tª por avalanchas de material y/o semicocidos

Exceso de temperaturas que provocan desgaste de placas y estructura

Eliminar las avalanchas de material que provocan altas temperaturas

Estudiar las causas desde el punto de vista de producción.

Existencia de “río” de material en la zona izquierda

Abrasión continuada en una zona debido a la excesiva capa de material

Estudiar por que se produce y eliminarlo

-Experiencia en otras cementeras -Consultas con ingenierías o fabricantes

Elev

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frec

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dor

Exceso de capa de material transportado

Abrasión excesiva debido a la capa de material

Adecuar el enfriador a la carga actual

Aumentar la capacidad del enfriador actual


Análisis modal de fallos y efectos en el enfriador II

AVERIA CAUSAS EFECTO ACC. CORRECTIVAS METODO PRACTICO

El enfriador soporta esfuerzos para los que no está diseñado

Sobreesfuerzos en la estructura y partes mecanicas

Adecuar el enfriador a la carga actual

Aumentar la capacidad del enfriador actual

Mala alineación y nivelación de los bastidores

Funcionamiento incorrecto de la instalación. No provoca parada de horno inmediata

Mantener una buena alineación -Listar los puntos a revisar en parada -Cada vez que se produzca una parada revisar las nivelaciones y corregirlas en caso de que sea necesario

Pérdida de las cuñas de calce de los bastidores

Perdida de nivel entre bastidores, dejando paso a clinker al rojo. Parada para cambio de placas y vvs tolvas.

Evitar que se pierdan las cuñas Soldar las cuñas al chasis por sus extremos. Revisar cada vez que se pueda entrar al enfriador

Material de los tornillos inadecuado para las condiciones actuales de trabajo

Perdida del movimiento relativo entre bastidores, dificultando avance del material

Buscar material de tornillos que soporte las condiciones de trabajo.

Pedir ofertas de tornillos resistentes a elevadas temperaturas de trabajo y esfuerzo cortante. Probar y hacer un seguimiento .

Rot

ura

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illas

Holguras en agujeros de los tornillos del chasis

Perdida de recorrido del movto del bastidor y rotura de tornillos.

Eliminar holguras. Cada vez que se entre al enfriador revisar los agujeros y en caso necesario rellenarlos con recargue de soldadura.

Protección inadecuada de la zona contra impactos de fragmentos procedentes de la machacadora

Paso de fragmentos de clinker procedentes de la machacadora.

Mejorar la protección de la zona Estudiar la trayectoria de los impactos que recibe y colocar cadenas en la zona de la mampara que impidan el impacto

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Tª elevada por problemas de proceso

Deformaciones de estructura y salida de gases (compensador)

Evitar las avalanchas de clinker o de semicocidos

Estudiar las causas en el horno por las cuales se producen esas avalanchas


Análisis modal de fallos y efectos en el enfriador II

Exceso capa de clinker

Sobreesfuerzos en la estructura y partes mecanicas

Adecuar el enfriador a la carga actual Aumentar la capacidad del enfriador

actual

Mal sistema estanqueidad espejos

Perdidas de material que aumentan el

desgaste de cojinetes y tornillos muñequilla.

Mejorar el sistema de cierre de las partes móviles

-Experiencia en otras cementeras -Consultas con ingenierías o fabricantes

Falta preventivo específico de elementos de desgaste o rotura

Desgastes y roturas imprevistos de elementos de desgaste

-Establecer un preventivo encaminado a detectar desgastes que provoquen anomalias en el desplazamiento del chasis móvil -Eliminar elementos desgaste

-Identificar dichos puntos y crear un impreso donde se registren las inspecciones realizadas y anomalías detectadas. -Pedir ofertas roadamientos,tornillos etc

Fallo lubricación Se estudia en Lubricación Fallo material origen delos ejes o deterioro por fatigas

Roturas de eje conducido y/o transmisor con parada de enfriador y horno larga (24 hrs teniendo repuesto)

-Asegurarse de que el material no presenta fallos de origen y que los ejes en servicio están en buen estado -Tener repuesto

-Pedir certificados del material en la adquisición de ejes nuevos -Realizar inspecciones periódicas de los ejes por ultrasonidos -Asegurar el repuesto de ambos ejes

Mala alineación inicial o pérdida de alineación

Funcionamiento incorrecto de la instalación. No provoca parada de horno inmediata

Mantener la alineación del bastidor móvil

-Listar los puntos que pueden contribuir a una desalineación de la parrilla para llevar un control -Realizar un procedimiento de actuación cuando se detecten desalineaciones

Perd

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Faltan criterios de mantenimiento y reparación

Controlar puntos de desgaste y establecer criterios de sustitución de esos elementos.

-Listar elementos de desgaste -Determinar cuando un elemento tiene que ser sustituido


Análisis modal de fallos y efectos en el enfriador IV

AVERIA CAUSAS EFECTO ACC. CORRECTIVAS METODO Mala ubicación del depósito de grasa

Abrasión del cojinete y espejos y atasque de distribuidores. Parada de horno para cambio de cojinetes : 6 h

Buscar una mejor ubicación del depósito de grasa

Cambiar el deposito de grasa a una ubicación libre de polvo de clinker

Se varían los parámetros sin dejar registro de ello

No se sabe si el engrase es correcto.

Controlar las modificaciones que se lleven a cabo en la lubricación

Establecer pautas de modificación de los parámetros

Falta preventivo específico

Averias en los elementos del sistema de engrase.

Establecer un preventivo de la instalación

Listar las partes y elementos susceptibles de ser revisadas y crear las gamas correspondientes

Falta un listado de elementos de repuesto de la instalación

Tiempo de reacción elevado ante una avería por falta de material. Desgastes en cojinetes

Crear un registro en el que aparezcan los repuestos con su denominación, características técnicas y su nº de ficha

-Identificar con OMP los elementos de repuesto, características técnicas y código. -Crear un listado.

Fallo

lubr

icac

ión

Falta de formación del personal sobre funcionamiento de la instalación

Tiempo de reacción elevado ante una avería por desconocimiento de funcionamiento

Dar formación. -Crear un procedimiento de actuación en la instalación explicando su funcionamiento. -Difundir dicho documento en una sesión formativa.


Evolución del % de parada del enfriador.

0

2

4

6

8

10

12

2004 2005 2006 2007

% Parada total

% Paradaenfriador


Conclusiones del AMFE

• Tras realizar el AMFE y vista la evolución del % de parada del enfriador se vio que tras corregir los errores de montaje la principal causa de perdida de utilización técnica de la instalación era el desconocimiento de la instalación por parte de los oficiales encargados de su mantenimiento. Así que se preparó un curso formativo así como unos procedimientos sencillos con el fin de apoyar su trabajo diarío


CURSO FORMACION

GRUPO HIDRAULICO


Identificación Componentes• Bomba(s).• Tuberías.• Bloque.• Válvulas:

– Manuales.– Todo/nada.– Proporcionales.– Final de línea

• Relés releco válvulas todo nada.

• Relés releco cañones.• Detectores de posición.• Transductores de

presión.• PLC siemens.• Conectores:

– Top plug drivers: para válvulas prporcionales.

– Cabezas con diodos para valvulas todo nada.

– Cabezas sin diodos para válvulas proporcionales


Vista del Grupo hidráulico.

GRUPO I y GRUPO II. Bloque de unos de los grupos.


Bomba de cuatro cuerpos.

La bomba tieneDos conductos de Admisión y 4 de Impulsión.En función del modo De trabajo así comoDel paso de la carreraEfectuado trabajar unoY otro cuerpo de labomba.


Salida a cilindros y retorno.Al ser cilindros deDoble efecto tenemosUna tubería para alimentarEl lado donde se encuentraLa cabeza del pistón y otra para alimentar elLado donde se encuentraEl vástago.En esta imagen también se aprecian los transductores de presión.

Transductores de Presión.


Válvulas Y30 e Y31

Todas las válvulas sonServopilotadas. Quiere Esto decir que hay una Electrovalvula que trasExcitarse inicia un “servoMecanismo” para abrir oCerrar el paso de aceite.Todas las vállvulas operanBajo este principio.En la imagen se ve laElectrovalvula, el “cover”, Tambien se aprecia el Bloque que es ahí donde Se encuentra la “válvulaPrincipal”.


Vista de “cartucho” válvula Y35


“Cartucho” de válvula Y35


Válvula proporcional

Esta válvula solo tiene dos vías,Cuando esta desexcitada es Cuando permite el paso de Aceite. Cuando este activada (al 100%) la válvula se encuentraCerrada. Al ser una válvulaProporcional, si en lugar de Mandarle una señal del 100%Le mandamos algo menos, lo Que va a suceder es que no va A estar cerrada completamente yEsto posibilita cierta regulación.


Válvulas servopilotadas.

ELECTROVALVULAS SIN EXCITAR


Válvulas servopilotadas.

ELECTROVALVULAS EXCITADAS



Antiretorno


Puntos toma presión


Modalidades de trabajo.

• Las modalidades de trabajo se definen en función de:– La velocidad de las parrillas. Esto viene dado

por el caudal de aceite suministrado a los cilindros. Por lo tanto esta directamente relacionado con el nº de bombas que trabaja en cada paso de la secuencia o carrera.

– La secuencio o carrera. Esta siempre es la misma. Retorna D2; Retorna D1: Avance D1+D2.


Modalidades de trabajo

Modalidades de funcionamiento

Avance a baja velocidadRetorno a baja velocidad

Avance a baja velocidadRetorno a alta velocidad

Avance alta velocidadRetorno alta velocidad


Válvulas eléctricamente activadas: Y35-Y38.

Aquí se ve el retroceso del accionador 2. En este caso lo hace con UNA sola bomba.

Modo 1. Retorno D2


Válvulas eléctricamente activadas: Y34-Y38.

Aquí se ve el retroceso del accionador 1.En este caso con UNA bomba movemos el accionador 1.

Modo 1. Retorno D1


Válvulas eléctricamente activadas: Y30-Y32-Y34-Y35-Y36-Y37.

Aquí se ve el avance de los dos accionadores. En este caso con UNA bomba movemos los dos accionadores.

Modo 1. Avance D1 + D2


Válvulas eléctricamente activadas: Y33-Y35-Y38.

Aquí se ve el retroceso del accionador 2. En este caso con DOS bombas movemos el accionador 2.

Modo 2. Retorno D2


Válvulas eléctricamente activadas: Y33-Y34-Y38.Aquí se ve el retroceso del accionador 1. En este caso con DOS bombas movemos el accionador 1.

.

Modo 2. Retorno D1



Aquí se ve el avance de los dos accionadores. En este caso con UNA bomba movemos los dos accionadores.



Válvulas eléctricamente activadas: Y33-Y35-Y38.Aquí se ve el retroceso del accionador 2. En este caso con DOS bombas movemos el accionador 2

Modo 3. Retorno D2


Válvulas eléctricamente activadas: Y33-Y34-Y38.Aquí se ve el retroceso del accionador 1. En este caso con DOS bombas movemos el accionador 1.

.

Modo 3. Retorno D1



Aquí se ve el avance de los dos accionadores. En este caso con DOS bombas movemos los dos accionadores.




Conectores válvulas todo nada


Reles de interconexión

Reles grupo I

Reles grupo II

Reles cañones


Conectores valv. proporcionales


Top Plug Drivers


ESQUEMA ELECTRICO DEL GRUPO HIDRAULICO


Averías, diagnostico y solución: Alarmas

• Como Interpretar una alarma.• Ejemplo:

» 107 A1 N12P01 Transport pressure 2 > max 2.» The hydraulic drive 2 has been overloaded.

» 107: es el nº de alarma.» A1: Indica si es una alarma de parada o no. A1 es

de preaviso y A2 es de parada. » N12P01: Indica que elemento físico que provoca la

alarma. En este caso es un transductor de presión.


Tests para localizar fallos

• Procedimiento 03-01. Localización y resolución de averías en el grupo hidráulico.– Poner el modo en manual, para en todo momento

tener control de que válvulas actúan.– Con el control local mover las parrillas: Retorno D2,

Retorno D1, Avance D1+D2. – Tras localizar en que modo y en que paso de

secuencia tenemos el error, colocar manómetros donde nos interese para ver que presión obteneos.


Ajustes.

• Ajuste de Top Plug Drivers (cabezas de válvulas proporcionales). Procedimiento 03-05. Ajuste las tarjetas electrónicas para las válvulas proporcionales del grupo hidráulico del enfriador.

• Ajuste de corredera de válvula proporcional.


Información de pantalla

En cuadro local y mando centralizado


Mímico accionadores


Información accionadores


Menú Principal


Menú parámetros


Modalidad regulador


Selección detector de posición


Pantalla contraseña


Comprobación electro válvulas


Gráfica mando Centralizado I


Gráfica mando centralizado II


Gráfica mando centralizado III


CONCLUSION

Comentarios finales


Comentarios finales• En toda puesta en marcha y/o instalación nueva es

probable que aparezcan fallos que los departamentos de mantenimiento han de resolver. Para poder solventar estas situaciones se requiere:– Un diagnóstico clara del problema; para estos ayudan los AMFE

y/o estudios estadísticos del problema.– Es fundamental establecer un plan de formación adecuado y

dirigirlo a las personas que van trabajar en la instalación.• Teniendo en cuenta esta metodología podremos

resolver la gran mayoría de problemas que aparezcan en el mundo del mantenimiento Industrial.

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