Diseño, implementación y validación de un sistema de enfriamiento para el control térmico de lonas de goma en una línea de producción de neumáticos

Abstract

La tesis presenta el rediseño de un sistema de enfriamiento en la línea “Cadena Batchoff” de una planta peruana de fabricación de neumáticos, a causa de la incorporación de la formulación “Mezcla B”, que exige condiciones térmicas específicas para asegurar la calidad del producto. El sistema previo no logra reducir la temperatura de la lona de goma de 120 °C a los 34 °C requeridos, ocasionando adherencia del material y pérdidas en tiempos productivos. El objetivo principal es diseñar, implementar y validar un sistema de enfriamiento robusto, capaz de operar en un entorno con alta concentración de partículas y mantener la continuidad operativa de la planta. Para ello, se aplica la metodología de diseño VDI 2221, complementada con una gestión en cascada que permite estructurar los requerimientos, generar alternativas de solución y seleccionar la más adecuada. El desarrollo incluye el cálculo de caudales, velocidades de aire y transferencia térmica por convección y radiación, determinando la necesidad de un flujo superior a 977 ft/min. Se dimensionan ventiladores axiales y se realiza un análisis de elementos finitos de las estructuras de soporte, verificando factores de seguridad superiores a 15 y desplazamientos mínimos. Asimismo, se evalúa la compatibilidad con los equipos existentes: el PLC Allen-Bradley 1756-L73 y los contactores Schneider LC1D12BD que resultan adecuados, evitando inversiones adicionales en controladores. La implementación comprende la instalación mecánica y eléctrica del nuevo sistema, integrando diez ventiladores, ductos de inyección y extracción, además de un sistema de control ON/OFF diseñado para resistir fallas en sensores debido al ambiente contaminado. Las pruebas de validación, realizadas mediante cámaras termográficas, confirman la reducción efectiva de la temperatura de la lona hasta valores incluso menores a los especificados, lo que demuestra la eficiencia del rediseño. En conclusión, el proyecto garantiza la viabilidad técnica y económica del procesamiento de la “Mezcla B”, incrementa la confiabilidad operativa y fortalece la competitividad de la planta.