MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE PINTURA ELECTROSTÁTICA A PARTIR DEL ANÁLISIS DE LA RED DE ALIMENTACIÓN Y EL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA EN LA EMPRESA PINTUTECNIA SAS Presentado por: FABIAN ALEJANDRO RODRIGUEZ CÓDIGO: 20121007089 SEBASTIAN ROJAS MELO CÓDIGO: 20121007093 TIPO DE TRABAJO: PASANTÍA PROYECTO DE GRADO DIRECTOR INTERNO ING. OSCAR DAVID FLOREZ CEDIEL DIRECTOR EXTERNO DANIEL ALFONSO CASTRO MIRANDA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA ELÉCTRICA FACULTAD DE INGENIERÍA 2018
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MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE PINTURA ELECTROSTÁTICA A PARTIR DEL ANÁLISIS DE LA RED DE ALIMENTACIÓN Y EL SISTEMA DE PUESTA A
TIERRA EN LA EMPRESA PINTUTECNIA SAS
Presentado por:
FABIAN ALEJANDRO RODRIGUEZ
CÓDIGO: 20121007089 SEBASTIAN ROJAS MELO
CÓDIGO: 20121007093
TIPO DE TRABAJO: PASANTÍA
PROYECTO DE GRADO
DIRECTOR INTERNO
ING. OSCAR DAVID FLOREZ CEDIEL
DIRECTOR EXTERNO DANIEL ALFONSO CASTRO MIRANDA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA ELÉCTRICA FACULTAD DE INGENIERÍA
2018
1. Tabla de contenido 2. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 5
3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................................................... 6
Los Conductores que le suministran energía eléctrica a la cabina tienen un calibre AWG 10 están
en un excelente estado, y cumple con los colores que determina la norma para este tipo de
instalación.
La corriente que fluirá a través de este circuito será: la corriente del ciclón 4100/(330*0.9) =
19.22 A más la de las tomas 650/120=5.416 A para un total de 24.63 Amperios con lo que el
calibre actual es suficiente.
7.2.3 Protección asociada a la cabina
El circuito que alimenta la cabina identificado en el cuadro de cargas, mencionado en el numeral
6.2 del documento, como circuito 4 tiene la siguiente protección asociada:
Circuito 4: Interruptor termomagnético trifásico de 40 amperios marca luminex. El estado de
esta protección es bueno, presenta desgaste normal por el uso, y según los cálculos del numeral
anterior y calculando la corriente de arranque de ese motor como del 150% la corriente sería de
34.24 Amperios con lo cual la protección de 40 sería la adecuada.
7.3 REGULACION
En la zona de producción y oficinas de Pintutecnia se encuentran 6 circuitos ramales que
suministran la energía eléctrica necesaria para todo el funcionamiento de la planta, algunos de
estas ramas tienen cargas puntuales, otras tienen muchos tomacorrientes asociados, es por esto
que se realiza la regulación de tensión con la ayuda de la aplicación online que tiene la página
de Procables y las medidas reales tomadas, sin embargo se presentan los cálculos realizados
utilizando las ecuaciones (1) ,(2), (3) y (4)
Rama 1
Zef = 0,00394 ∗ 0.9 = 0,003546
∆𝑉 = 0,003546 ∗ 2 ∗ 3,44 ∗ 7,45 = 0.1817
Regulación % =0.1817
123,3= 0.147%
Rama 2
Zef = 0,00394 ∗ 0.9 = 0,003546
∆𝑉 = 0,003546 ∗ 13,95 ∗ 6,22 = 0,3076
Regulación % =0.3076
220= 0,1398%
Rama 3
Zef = 0,00394 ∗ 0.9 = 0,003546
∆𝑉 = 0,003546 ∗ 7,3 ∗ 19,26 = 0,4985
Regulación % =0.4985
221= 0,225%
Rama 4
Zef = 0,00394 ∗ 0.9 = 0,003546
∆𝑉 = 0,003546 ∗ 10,85 ∗ 7,30 = 0.2808
Regulación % =0.2808
220= 0.127 %
Rama 5
Zef = 0,00394 ∗ 0.9 = 0,003546
∆𝑉 = 0,003546 ∗ 2 ∗ sin 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 ∗ 3,77 = 𝑁/𝐴
Regulación % =𝑁/𝐴
123,3= 𝑁/𝐴
Rama 6
Zef = 0,00394 ∗ 0.9 = 0,003546
∆𝑉 = 0,003546 ∗ 2 ∗ 5,52 ∗ 20,65 = 0.8084
Regulación % =0.8084
126,7= 0.638%
7.4 EVALUACIÓN DE PUESTA A TIERRA
7.4.1 MEDICION DE PUESTA A TIERRA GENERAL
Para la medición de este numeral y el 7.4.2 se usó el equipo ERASMUS ERT100 el cual funciona
con el método de la caída de potencial, éste método se realiza con tres puntas de prueba o
electrodos separados, las cuales se conectan a los tres terminales del instrumento para medición
de la resistencia a tierra como se muestra en la ilustración 3. Éste basa su funcionamiento
básicamente en dos electrodos C1 Y C2 a los cuales se les aplica una tensión para que fluya una
corriente y un tercer electrodo P2 que mide la caída de potencial y mediante la relación V/I se
obtiene el valor de resistencia, el electrodo P2 se puede mover a lo largo de la distancia D
arrojando diferentes valores de resistencia tal como lo muestra la ilustración 4 que tiende a
nivelarse desde el 60% de D, por esta razón y según lo estipulado en el artículo 15.5.2 del RETIE
tomamos el valor de R que corresponde al 62% de la distancia D.
Los parámetros de nuestra medición fueron: D=15mts distancia del electrodo P2=9.3 con lo que
se obtuvo una resistencia de 10.2 ohmios (con los electrodos de prueba a 35cm de profundidad).
Teniendo en cuenta lo estipulado por el RETIE en el artículo 15.4 comprobamos que el valor
medido está por debajo de los 25 ohmios reglamentarios para instalaciones de baja tensión.
Ilustración 4. Tipo de conexión del telurómetro para medición de resistencia del terreno
Ilustración 5. Principio de funcionamiento del método de medición: caída de potencial
7.4.1.1 Electrodo caja tablero general
Se tiene un electrodo de puesta a tierra con una longitud de 2.50m de la cual 2.40m se
encuentran enterrados, éste electrodo tiene un diámetro de 3/4” y está hecho en cobre. Este
presenta un valor de resistencia medido con el multímetro de 3.0 Ohmios el cual está dentro de
los valores establecidos para este tipo de electrodo.
7.4.2 MEDICION Y EVALUACION DE PUESTA A TIERRA CABINA Para la medición y evaluación de la resistencia de puesta a tierra de la cabina se hizo el mismo
procedimiento que en el numeral 7.4.1 solo cambiaron los parámetros así: D=10mts distancia
del electrodo P2=6.2 con lo que obtuvimos una resistencia de 36.4 ohmios (con los electrodos
de prueba a 35cm de profundidad). Este valor se encuentra por encima de los 25 Ω mínimos
para este tipo de instalación.
Para el valor de resistencia de la cabina se tomó como guía la sección 516-5 de la NTC 2050
(Equipo manual de rociado electrostático). Se evidenció que la empuñadura de la pistola no
cumple con el literal C de esta sección ya que no cuenta con un una conexión metálica que sea
sujetada íntimamente por el operario, respecto al literal D todos los objetos eléctricamente
conductivos la zona de pintura tales como el riel están conectados a tierra adecuadamente, en
cuanto al literal E los elementos que se utilizan para el soporte de los objetos a pintar son
ganchos finos tal como dice la norma y mediante mediciones se comprobó que el valor de
resistencia medido desde el punto de sujeción hasta el electrodo de puesta a tierra es mucho
menor a 1MΩ dando cumplimiento a la norma.
7.4.2.1 Electrodo de puesta a tierra cabina
Para la cabina se tiene un electrodo de puesta a tierra con una longitud de 1,80 de la cual 1,35
se encuentras enterrados, este electrodo tiene un diámetro de 3/4" y está hecho en cobre. El
cual posee un valor de resistencia medido con el multímetro de 3.4 Ohmios el cual está dentro
de los valores establecidos para este tipo de electrodo.
7.5 PROYECCION DE INVERSION
Es necesario después de realizar toda la evaluación y las mediciones necesarias para determinar
el estado en el que se encuentra la red, desarrollar las correcciones necesarias que conlleven a
la mejora de cada uno de los ítems evaluados. Estas correcciones realizadas en el numeral 8 de
este trabajo están diseñadas bajo cada una de las normativas mencionadas, es por esto que su
puesta en marcha asegurara un mejoramiento en cada una de las etapas de producción de la
empresa. No obstante, se tiene que determinar los costos que tienen estas mejoras, ya que
realizando esto, se podrá intuir si la relación beneficio costo del proyecto de mejora es positivo
y lo suficientemente alto para la implementación.
Durante todo el documento se ha tratado por separado la red de alimentación con el sistema
de puesta a tierra, esto debido a la importancia que tiene esta última, sin desmeritar la otra,
para el proceso de producción de Pintutecnia, es por esto que la proyección de inversión se hará
de la misma manera.
7.5.1 Red de alimentación
7.5.1.1 Canalizaciones
De acuerdo a las recomendaciones hechas en el numeral 9.1.1 se debe cambiar la tubería actual
de PVC por una de acero galvanizado para los ramales 2,3,4,5. Esta tubería presenta un costo de
$13.590 X 3mts con lo cual se requieren 16 tubos.
7.5.1.2 Toma corrientes
De acuerdo con las recomendaciones dadas en el numeral 9.1.2 se deben comprar
tomacorrientes con polo a tierra y tapa protectora para reemplazar el 2,5, 13 y ciclón: 3
tomacorrientes dobles con polo a tierra ($20.000) y uno sencillo ($15.000). Para el baño se debe
usar una toma GFCI ($63.900)
7.5.1.3 Conductores
Como se pudo observar en el numeral 7.1.2 y 7.2.2 los conductores de cada circuito ramal son
aptos para las corrientes que circulan por ellos. Por tanto, no se contempla el reemplazo de
ninguno de ellos.
7.5.1.4 Protecciones
De acuerdo con el numeral 8.1.4.2 Y 8.1.4.3 se requiere cambiar los 3 interruptores monopolares
de 50 Amperios por uno trifásico de la misma capacidad ($ 107.900) y el segundo también por
deterioro. De acuerdo con el numeral 8.1.4.6 se requiere cambiar dicho termomagnético
monopolar de 20 Amperios ($8.900)
7.5.2 Sistema de puesta a tierra Para el mejoramiento del SPT se planten dos escenarios de inversión, uno tiene que ver con el
numeral 9.2.4 donde se contempla la conexión de los dos sistemas, esto se debe realizar con
alambre de cobre 10 AWG y se deben comprar 3,30 metros de cable, esto mejoraría el valor de
resistencia en un 20% además si cambia el electrodo por uno del doble de la longitud se podría
llegar a una reducción del 40% del valor. Para esto se recomienda una varilla de 3 metros de
longitud por valor de $120.000.
7.5.3 Uniones y empalmes Teniendo en cuenta la recomendación del numeral 9.2.1 se debe realizar la conexión del
electrodo y el conductor de puesta a tierra mediante soldadura exotérmica por valor de $90.000
7.5.4 Reubicación del electrodo de puesta a tierra y realización de caja de inspección La ubicación actual del electrodo del sistema de puesta a tierra de la cabina no es correcta, ya
que se encuentra alejada de la cabina y esto provoca que el alambre utilizado para la conexión
de todo el SPT esté instalado incorrectamente al estar a 2,10 metros de altura pasando por
encima de un área de trabajo, potencializando así el riesgo para los trabajadores y equipos.
Se debe correr 1,3 metros el electrodo en dirección a la cabina, y retirar el conductor aéreo
utilizado para la conexión de la cabina con el electrodo a tierra que se necesita reubicar.
Tabla 6. Presupuesto de materiales
Elemento Cantidad Precio X unidad Total
Tubería metálica 16 8.700 (3m) 139.200
Tomacorriente sencillo 1 15.000 15.000
Tomacorriente doble 3 20.000 60.000
Tomacorriente GFCI 1 63.900 63.900
Breaker tripolar (Schneider)
2 95.000 190.000
Breaker monopolar (luminex)
1 8.900 8.900
Soldadura exotérmica 1 90.000 90.000
Caja de inspección 1 220.000 220.000
Varilla cobre 1 120.000 120.00
Alambre tierra 17 1.600(1m) 27.200
TOTAL $934.200
Nota: Los precios son válidos hasta enero de 2019.
8. EVALUACION Y CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS
Inicialmente se plantearon unos objetivos que conllevarían a cumplir con el propósito general y
final de la pasantía, gracias al desarrollo y cumplimiento de cada uno de estos se pudo terminar
satisfactoriamente el proyecto. A continuación, se evidencia cuáles fueron los objetivos, de qué
manera se cumplieron y finalmente una evaluación cuantificada en porcentaje, obtenido por
unos factores ya preestablecidos en conjunto con el director externo de la pasantía.
Factores a tener en cuenta:
Cumplimiento del objetivo: se evaluará si el objetivo fue cumplido en su totalidad.
Cumplimiento del tiempo: se evaluará si el objetivo se realizó en el tiempo establecido
en el cronograma de actividades.
Optimización de recursos: se evaluará el uso eficiente de los recursos entregados por la
empresa para la ejecución de las actividades.
Tabla 7. Evaluación y cumplimiento de los objetivos de la pasantía
EVALUCION POR FACTORES
OBJETIVOS CUMPLIMIENTO DEL OBJETIVO
CUMPLIMIENTO DEL TIEMPO
OPTIMIZACION DE RECURSO
EVALUACION FINAL
Realizar un diagnóstico energético en la planta de producción de la empresa y en las zonas destinadas a la parte administrativa determinando falencias según la normatividad vigente.
Inicialmente los trabajadores colaboran para el reconocimiento de todas las zonas que componen la empresa y también puntos eléctricos más relevantes, lo que permiten empezar con el diagnóstico de la planta, terminándolo luego en la etapa de toma medidas. (100%)
El reconocimiento de la planta y puntos eléctricos se realiza en el tiempo estipulado, el diagnostico toma un poco más del tiempo previsto debido a la funcionalidad de la empresa en su zona de producción. (70%)
Los recursos asignados para esta actividad inicialmente fueron elementos de seguridad y algunos elementos de medida (voltímetro, amperímetro, metro, etc.). Luego se destinó material y pintura, así como recurso humano para repetir algunas medidas con la planta en funcionamiento, se gasta más material de lo asignado para esta actividad. (80%)
83,33%
Describir detalladamente todo el proceso de producción
Se indaga y se conoce todo el proceso de producción,
Al finalizar el estudio de la normativa, se inicia el
Los recursos designados para esto básicamente fueron elementos
de la empresa y la relación directa que tiene con la calidad de energía que se tiene en la planta.
logrando identificar puntos críticos de alimentación así mismo como cargas importantes, fue necesario tener bastante claro los distintos procesos. (100%)
acercamiento a la planta de producción, logrando describir detalladamente cada elemento concerniente al estudio, en el tiempo indicado en el cronograma. (100%)
de seguridad además de un computador con acceso a internet. Se usaron únicamente esos recursos de manera adecuada. (100%)
100%
Determinar cada una de las adecuaciones para la red eléctrica con la que cuenta la empresa de manera clara, acogiéndose estrictamente a la normatividad vigente.
A partir del diagnóstico físico y eléctrico de la red, y el reconocimiento de la funcionalidad de la empresa se establecieron las adecuaciones necesarias para el mejoramiento en la zona de producción, esto se puede evidenciar en el numeral 9 del documento. (100 %)
El tiempo usado para el desarrollo de este objetivo fue más de lo previsto, 3 días más fueron necesarios para culminar esta parte, esto debido a algunas adecuaciones que se tenían que tener en cuenta por requerimiento de espacios necesarios para la funcionalidad en la zona de producción. (90%)
Los recursos designados para esto básicamente fueron elementos de seguridad además de un computador con acceso a internet. Luego fue asignado un espacio para poder desarrollar de mejor manera la pasantía. Se usaron únicamente esos recursos de manera adecuada (100%)
96,66 %
Diseñar el sistema de puesta a tierra a partir de mediciones obtenidas que permitan el mejoramiento en la eficiencia para el proceso de recubrimiento de pintura.
El diseño de puesta a tierra se enfocó en rediseñar lo que ya había Debido a la dificultad que conlleva la implementación de un sistema de puesta a tierra total mente nuevo. Se evidencia en el numeral 9 del
Debido a la los imprevistos y demoras en las actividades anteriores no se realiza en la fecha establecida en el cronograma inicial, pero se usa el tiempo que se determinó en el mismo. (85%)
Los recursos designados para esto básicamente fueron elementos de seguridad además de un computador con acceso a internet. Se usaron únicamente esos recursos de manera adecuada. Se mantiene el espacio asignado. (100%)
95%
documento. (100 %)
Analizar los resultados obtenidos enfocándose en la viabilidad técnica y financiera
Finalmente se hacen los análisis respectivos para los resultados obtenidos, agregando una parte de presupuesto de materiales para determinar de tan viable seria la implementación de los resultados del proyecto. (100%)
Para esta etapa se usa el tiempo determinado en el cronograma, pero debido a los contratiempos en actividades anteriores no se realiza en la fecha establecida. (85%)
Se destina algún recurso humano y físico para realizar un análisis en conjunto. El uso de catálogos adquiridos por la empresa fue utilizado para consultar precios y generar así el presupuesto. Se mantienen elementos de seguridad. (100%)
95%
9. MODIFICACIONES Y RECOMENDACIONES
9.1 Generales En cuanto a la sujeción de las piezas se recomienda que los ganchos utilizados sean limpiados
de manera más profunda de pintura y oxido ya que estos residuos aumentan la resistencia a
tierra disminuyendo la adherencia de la pintura esto evidenciado tras varias pruebas realizadas
con diferentes ganchos.
9.1.1 Canalizaciones Las canalizaciones son conductos cerrados, de sección circular, rectangular o cuadrada, de
diferentes tipos (canaletas, tubos o conjunto de tubos, prefabricadas con barras o con cables,
ductos subterráneos, entre otros) destinadas al alojamiento de conductores eléctricos de las
instalaciones. También se constituyen en un sistema de cableado.
Se recomienda que las partes de canalizaciones que estén expuestas o a la vista, deban marcarse
en franjas de color naranja de al menos 10 cm de anchas para distinguirlas de otros usos.
En la escogencia e instalación del tipo de canalización, se deben evaluar las condiciones
particulares de la instalación y su ambiente y aplicar los elementos más apropiados teniendo en
cuenta los usos permitidos y las prohibiciones, de los elementos disponibles en el mercado. [[3],
pág. 97, artículo 20]
Se recomienda para los circuitos 2, 3, 4 y 5 que tienen canalizaciones en tubos no metálicos
expuestas aplicar el artículo 20.6.1.2 donde menciona los requisitos de instalación y hace énfasis
en :
No deben instalarse tuberías no metálicas en lugares expuestos a daños físicos o a la luz solar
directa, si no están certificadas para ser utilizadas en tales condiciones.
9.1.2 Tomacorrientes Debido a la gran irregularidad que se presenta en la zona de producción de la empresa es
necesario realizar unas modificaciones dadas a continuación:
En primer lugar se deben cambiar los tomacorrientes que están en evidentemente estado de
desgaste al igual que los que no tienen todos sus elementos (tomacorrientes 2, 5, 13 y ciclón)
como está estipulado en el RETIE.
Los tomacorrientes deben suministrarse e instalarse con su respectiva placa, tapa o cubierta
destinada a evitar el contacto directo con partes energizadas, estos materiales deben ser de alta
resistencia al impacto.
Se deberá tener en cuenta que los tomacorrientes polarizados y con polo a tierra, deben tener
claramente identificados mediante letras, colores o símbolos, los terminales de neutro y tierra
y si son trifásicos los terminales donde se conectan las fases también se deben marcar con letras.
En los tomacorrientes monofásicos el terminal plano más corto debe ser el de la fase