“Diseño de un sistema de arrastre para retiro de ceniza en el hogar del caldero de una destiladora – Chiclayo”

Abstract

La presente investigación tuvo como propósito diseñar un sistema de arrastre para el retiro de ceniza en el hogar del caldero de una destiladora ubicada en la provincia de Chiclayo, con el fin de optimizar el proceso de limpieza y mejorar las condiciones de operación del sistema de combustión. La investigación fue de tipo aplicada, con diseño no experimental, empleando la observación directa y el análisis de información técnica como base para el desarrollo de la propuesta. Se analizó la data histórica de producción de ceniza correspondiente a un periodo de doce meses, lo que permitió determinar el flujo másico máximo generado y establecer las condiciones de diseño del sistema. A partir de las dimensiones del hogar del caldero, la producción de ceniza y las condiciones de operación, se efectuaron los cálculos de potencia, torque y velocidad de trabajo, complementados con el análisis cinemático de un mecanismo de retorno rápido mediante modelos matemáticos de posición, velocidad y aceleración, verificando la factibilidad del movimiento requerido para el arrastre del material. Con los parámetros obtenidos el sistema fue modelado y ensamblado virtualmente mediante herramientas de diseño asistido por computadora, validando la integración de sus componentes y la funcionalidad de la propuesta. Finalmente, se evaluó la viabilidad económica mediante los indicadores Valor Actual Neto (VAN) y Tasa Interna de Retorno (TIR), considerando la inversión requerida y los beneficios asociados a la disminución de tiempos de limpieza y mantenimiento. Los resultados obtenidos demostraron que el diseño propuesto constituye una alternativa técnicamente factible y económicamente viable para optimizar el retiro de ceniza, mejorar la continuidad operativa del caldero y reducir la intervención manual en el proceso.

The purpose of this research was to design a drag system for ash removal from the furnace of a boiler at a distillery located in the province of Chiclayo, with the aim of optimizing the cleaning process and improving the operating conditions of the combustion system. The research was applied in nature and followed a non-experimental design, using direct observation and the analysis of technical information as the basis for developing the proposed solution. Historical ash production data collected over a twelve-month period were analyzed to determine the maximum mass flow rate and establish the design conditions for the system. Based on the dimensions of the boiler furnace, ash production, and operating conditions, calculations of power, torque, and operating speed were performed. These calculations were complemented by the kinematic analysis of a quick-return mechanism using mathematical models of position, velocity, and acceleration, verifying the feasibility of the motion required for material transport. Using the obtained parameters, the system was modeled and virtually assembled through computer-aided design (CAD) tools, validating the integration of its components and the functionality of the proposed design. Finally, the economic feasibility of the proposal was evaluated using the Net Present Value (NPV) and Internal Rate of Return (IRR) indicators, considering the required investment and the benefits associated with reducing cleaning and maintenance times. The results demonstrated that the proposed design is a technically feasible and economically viable alternative for optimizing ash removal, improving boiler operational continuity, and reducing manual intervention during the process.