Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C.

Trabajo de Fin de Grado Grado en Ingeniería en Tecnologías industriales Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C MEMORIA Autor: David Parrilla Director: Carlos Sierra Convocatoria: Junio 2016 Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 1 Resumen Este trabajo de fin de grado comprende el diseño de un sistema de filtración del humo de cocinas industriales a partir de lámparas de radiación ultravioleta C. Este producto será comercializado por la empresa LuisCapdevila,S.A. Este tipo de filtración permite la eliminación de las grasas del flujo de aire, descomponiendo estas en otras partículas. Esto es de gran interés debido al gran número de inconveniencias que provoca la condensación de las grasas a lo largo del sistema de extracción de una cocina industrial. A lo largo del proyecto se analizan los sistemas de extracción y se definen los inconvenientes provocados por las grasas condensadas, que son principalmente aumentar el riesgo de incendio y generar unos costes de mantenimientos elevados. También se determina el efecto de la radiación ultravioleta, que descompone la grasa en partículas que no condensan. Seguidamente se procede al diseño del producto, se explican las diferentes piezas diseñadas y se justifican las diferentes decisiones técnicas. Se ha diseñado el producto de forma que sea seguro para los diferentes usuarios y a su vez maximice el efecto de las lámparas de luz ultravioleta C. En la fase de diseño se ha realizado un prototipo y comprobado el correcto funcionamiento de todo el sistema. Por último se ha realizado un análisis de los costes del producto y de su impacto ambiental. 2 Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 3 Índice Resumen ...................................................................................................................................... 1 Listado de figuras y tablas ........................................................................................................ 5 1. Título ........................................................................................................................................ 6 2. Motivación personal ............................................................................................................... 6 2.1 LuisCapdevila,S.A. .......................................................................................................... 6 2.2 Antecedentes .................................................................................................................... 7 3. Objetivos .................................................................................................................................. 7 3.1 Finalidad ............................................................................................................................ 7 3.2 Propósito ........................................................................................................................... 8 3.3 Alcance del proyecto ....................................................................................................... 8 4. Programación y planificación ............................................................................................... 9 5. Introducción teórica ............................................................................................................... 9 5.1 Ventilación en cocinas industriales ............................................................................... 9 La grasa ............................................................................................................................. 10 5.2 Campanas extractoras .................................................................................................. 11 5.3 Filtros ............................................................................................................................... 13 5.3.1 Filtro supra ............................................................................................................... 13 5.3.2 Filtro turbo ................................................................................................................ 14 5.4 Radiación UV .................................................................................................................. 14 5.4.1Radiación UVC ......................................................................................................... 16 5.4.1.1 Efecto en las grasas ....................................................................................... 16 5.4.1.2 Aplicación en cocinas ..................................................................................... 17 6. Proceso de diseño ............................................................................................................... 18 6.1 Consideraciones previas .............................................................................................. 18 6.2 Fabricación mediante el conformado de chapa metálica ........................................ 18 6.3 Legislación i normativa aplicable ................................................................................. 20 6.3.1 Directivas aplicables .............................................................................................. 20 6.3.2 Normas aplicables .................................................................................................. 20 6.4 Las lámparas .................................................................................................................. 21 Posición de las lámparas ................................................................................................ 23 4 6.5 Protección de las lámparas .......................................................................................... 24 6.6 El controlador ................................................................................................................. 25 Diseño de la carátula del controlador ............................................................................ 26 6.7 Sistema eléctrico y seguridad ...................................................................................... 27 6.8 Prototipado ...................................................................................................................... 30 7. Mantenimiento del sistema ................................................................................................. 31 8. Estudio económico ............................................................................................................... 32 8.1. Análisis de los costes y elaboración del presupuesto ............................................. 32 8.2. Viabilidad económica ................................................................................................... 36 9. Impacto ambiental ................................................................................................................ 36 Agradecimientos ....................................................................................................................... 37 Bibliografia ............................................................................................................................. 38 Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 5 Listado de figuras y tablas Figura 5.1. Campana extractora de pared. .................................................................. 12 Figura 5.2. Campana extractora central. ..................................................................... 13 Figura 5.3. Filtro supra. ............................................................................................... 13 Figura 5.4. Filtro turbo. ................................................................................................ 14 Figura 5.5. Tipos de radiación electromagnética. ........................................................ 15 Figura 5.6. Espectro de la radiación térmica. .............................................................. 15 Figura 5.7. Reacción química producida por la radiación en las grasas. ..................... 17 Figura 6.1. Radio de plegado. ..................................................................................... 19 Figura 6.2. Dobladillo. ................................................................................................. 19 Figura 6.3. Eliminación de cantos vivos. ..................................................................... 19 Figura 6.4. Lámparas en su estructura. ...................................................................... 21 Figura 6.5. Posición de las lámparas propuesta por Jimco. ........................................ 23 Figura 6.6. Modificación de la estructura. .................................................................... 24 Figura 6.7. Colocación de las Lámparas. .................................................................... 24 Figura 6.8. Protector de las lámparas. ........................................................................ 25 Figura 6.9. Filtros de aluminio. .................................................................................... 25 Figura 6.10. Pieza soporte del controlador. ................................................................. 26 Figura 6.11. Posición del controlador en la campana. ................................................. 26 Figura 6.12. Carátula del controlador. ......................................................................... 27 Figura 6.13. Sensores magnéticos. ............................................................................. 28 Figura 6.14. Esquema del circuito eléctrico. ................................................................ 29 Figura 6.15. Prototipo. ................................................................................................ 30 Figura 7.1. Acceso a las lámparas. ............................................................................. 31 Figura 7.2. Retiro del protector. .................................................................................. 31 Tabla 4.1. Planificación. .................................................................................................10 Tabla 8.1. Coste de material. ...................................................................................... 33 Tabla 8.2. Coste de fabricación. ................................................................................. 34 Tabla 8.3. Precio total de instalación. ......................................................................... 35 Tabla 8.4. Coste de diseño. ...........................................................................................36 6 1. Título Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C. 2. Motivación personal Durante el curso académico 2015-2016 he realizado prácticas en la empresa LuisCapdevila,S.A.. Durante este periodo he realizado toda una serie de proyectos relacionados con la ingeniería. En el momento de escoger el tema del trabajo de final de grado se me ofreció la oportunidad de empezar un nuevo proyecto en la empresa que sirviera como trabajo de final de grado. Esto me permitía disponer de los recursos de la empresa para llevar a cabo el proyecto y llegar hasta la fase de prototipado. 2.1 LuisCapdevila,S.A. Luis Capdevila es una empresa familiar, que se estableció en Barcelona en 1977 con el propósito de fabricar y comercializar elementos para la filtración y el acondicionamiento del aire. Dispone de tres plantas productivas y diversos almacenes distribuidos por España. Uno de los sectores en el que ha alcanzado mayor prestigio y difusión es en la extracción de humos en la hostelería. Luis Capdevila proporciona los productos a empresas que se encargan de su venta al cliente final, de la instalación y del mantenimiento. La competencia en el sector crea la necesidad de desarrollar nuevos productos y mejorar los existentes, y de la particularización del producto (hacer productos a medida). Mis prácticas dentro de la empresa básicamente han consistido en cubrir estas necesidades, siempre bajo la supervisión de mi tutor de prácticas, el ingeniero de la empresa, que además de este cometido se encarga de la comercialización del producto en el extranjero. Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 7 Lluis Llofresa, mi tutor, se ha encargado de instruirme en todo lo necesario para el desarrollo de mis practicas, supervisar mi trabajo constantemente, orientándome y indicándome todo aquello que cree que puede ser útil para mi carrera profesional, tenga o no que ver con el proyecto en el que esté trabajando. 2.2 Antecedentes Los sistemas de filtración del aire extraído que ofrece LuisCapdevila,S.A. se utilizan principalmente en cocinas industriales. Se basan en el concepto de eliminar las partículas de gran tamaño para proteger los componentes de la instalación y cumplir las normativas respecto a las condiciones del aire cuando se libera al exterior. Estos sistemas no filtran las grasas de menor tamaño que se acaban condensando en la campana y en el conducto de extracción. Esto, además de aumentar el precio del mantenimiento, reduce la eficiencia del sistema de ventilación y aumenta el riesgo de incendio.Dependiendo de las características propias de cada instalación la limpieza de los conductos puede ser muy difícil o imposible. Una de las formas más eficientes de reducir las grasas de tamaño reducido es el tratamiento del aire y el humo mediante radiación ultravioleta C. Actualmente LuisCapdevila,S.A. no tiene ningún producto que incorpore este tipo de filtración. 3. Objetivos 3.1 Finalidad El objetivo de este proyecto es dar una solución viable a la acumulación de grasas en las instalaciones de cocinas donde el coste de mantenimiento es muy alto y es especialmente importante reducir el riesgo de incendio. Por este motivo se pretende adaptar las campanas para incorporar lámparas emisoras de luz ultravioleta C. 8 3.2 Propósito El objetivo es diseñar un sistema de filtración que: - Permita reducir la condensación de grasas a lo largo del tubo de extracción. - Incorpore las ventajas del tratamiento de humos con luz ultravioleta. - Ocupe lo menos posible. - Sea fácil de montar. - Tenga un mantenimiento sencillo. - Sea seguro. - Se adapte a los productos existentes de la empresa LuisCapdevila,S.A.. - Se adapte a los procesos productivos de LuisCapdevila,S.A. - Sea estéticamente atractivo. - Tenga un coste relativamente bajo. 3.3 Alcance del proyecto El proyecto incluirá: Diseño conceptual del sistema de filtración. Estudio del funcionamiento. Diseño para la fabricación de los componentes necesarios. Diseño de los sistemas de seguridad. Elección de los materiales. Construcción de un prototipo. El proyecto no incluirá: Diseño de las lámparas UVC. Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 15 Figura 5.5. Tipos de radiación electromagnética.1 La radiación electromagnética incluye la radiación térmica, que es aquella radiación electromagnética generada en un sistema debido a su temperatura. Este grupo incluye a su vez la radiación ultravioleta, la luz visible y los infrarrojos. Figura 5.6. Espectro de la radiación térmica.2 Radiación electromagnética 0-∞ µm Radiación termica 0,1- 1000 µm Ultravioleta 0,1-0,4 µm UVA 0,32-0.4 µm UVB 0,29-0,32 µm UVC 0,10-0,29 µm Luz visible 0,4-0,76 µm Violeta 0,4-0,44 µm Azul 0,44-0,49 µm Verde 0,49-0,54 µm Amarillo 0,54-0,60 µm Naranja 0,60-0,63 µm Rojo 0,63-0,76 µm Inrarrojos 0,76-1000µm Cercano 0,76-1,5 µm Medio 1,5-5,6 µm Lejano 5,6-1000 µm 16 El espectro de radiación ultravioleta comienza con unas longitudes de onda más cortas que la de la luz visible, concretamente que la del color violeta, por este motivo recibió el nombre de ultravioleta (en el sentido de más allá del violeta). Como se puede observar en el gráfico anterior los rayos UV se subdividen en tres rangos: • UVA (onda larga): 400 - 315 nm • UVB (onda media): 315 - 290 nm • UVC (onda corta): 290 - 100 nm La radiación UVA y UVB son parte de la radiación solar, son conocidos por su efecto pigmentador. 5.4.1Radiación UVC Dentro de la radiación UV, la radiación UVC es la que tiene longitud de onda más corta y por tanto también es más energética que la radiación UVA y UVB. Comprende la mayor parte del rango de radiación UV y posee un potente efecto esterilizador. La exposición a radiación UVC provoca daños en el ADN de gérmenes y microorganismos. Esto impide la reproducción de las células, que con una exposición prolongada acabarán muriendo. Como las longitudes de onda visibles de la luz, la radiación UVC avanza en dirección rectilínea y disminuye en intensidad al alejarse de la fuente.La radiación UVC no penetra generalmente en las sustancias, ni siquiera a través de un cristal. 5.4.1.1 Efecto en las grasas Las grasas consisten principalmente en largas cadenas de moléculas unidas por dobles enlaces. Mediante el tratamiento con radiación UVC se produce una reacción química llamada fotólisis que rompe los dobles enlaces generando cadenas de moléculas más cortas. En presencia de oxígeno esta reacción química genera ozono. Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 17 El ozono generado reacciona con las cadenas cortas de grasa y los productos restantes son principalmente dióxido de carbono y agua. Esta reacción química tiene el nombre de ozonólisis. Figura 5.7. Reacción química producida por la radiación en las grasas.1 5.4.1.2 Aplicación en cocinas Los filtros utilizados en las campanas de extracción son efectivos con partículas grandes, pero ineficaces contra partículas más pequeñas. En cambio el tratamiento del aire mediante radiación ultravioleta es especialmente eficaz en partículas pequeñas peromenosefectivo en partículas grandes, debido a su poca capacidad de penetración. Por este motivo en este proyecto se pretende diseñar un producto que permita que los dos sistemas de filtración se complementen. Con la aplicación de radiación UVC se consigue: • Eliminarlas grasas del aire, evitando su posterior condensación. • Mantener los conductos limpios durante más tiempo. • Reducir costes de mantenimiento • Reducir los malos olores debido al ozono. • Reducir el riesgo de incendio. • Evitar la reducción de rendimiento del sistema debido a las grasas acumuladas. • Reducir la probabilidad de fallo del ventilador. • Mantener el conducto libre de gérmenes y bacterias. 18 6. Proceso de diseño 6.1 Consideraciones previas A partir de aquí el trabajo consiste en diseñar y fabricar un sistema que permita incorporar el sistema del tratamiento del humo con luz ultravioleta a los productos existentes, aportando todas las ventajas analizadas anteriormente. En este trabajo se explica el diseño final, justificando las decisiones que se han tomado. No se explican los pasos intermedios, donde se incluyen diseños previos y prototipos. El sistema ha de ser adaptable a campanas convencionales de Luis Capdevila, más concretamente a las campanas mencionadas anteriormente, y a los Techos filtrantes. Se pretende vender el producto de forma conjunta. Ha de ser relativamente fácil acceder a las lámparas para el mantenimiento, y además se ha de poder sacar toda la estructura de las lámparas para cambiar los fluorescentes, en caso de fundirse o finalizar el tiempo de vida de alguno. Se quiere incorporar una certificación de seguridad al sistema por lo que se tendrán que incorporar toda una serie de sensores y controladores que aporten seguridad. A continuación se explica la metodología a la hora de diseñar un producto a partir de chapa metálica y después se explican las diferentes partes del producto: las lámparas y su protector, el controlador y el sistema eléctrico. 6.2 Fabricación mediante el conformado de chapa metálica En el diseño de piezas de chapa metálica se han de tener en cuenta toda una serie de condiciones impuestas por la fabricación. En este sentido es muy útil la herramienta Solid Works. Para la fabricación de una pieza primero se procede al diseño de ésta mediante Solid Works, después se crean los planos de chapa desplegada en formato autocad para la punzonadora que cortará la chapa. En este segundo paso es importante tener en cuenta el tipo de punzones disponibles y los radios que puede realizar. Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 19 El siguiente documento necesario son los planos de doblado en pdf, que permiten a los operarios doblar la chapa metálica en la forma deseada. Se ha de tener en cuenta el radio de plegado de la plegadora a la hora de hacer el diseño. Si no, al doblar la pieza, ésta tendrá unas dimensiones incorrectas. También hay una longitud mínima de pestaña que se puede realizar. Otros documentos que se generan en la fabricación de un producto incorporan el número de unidades de cada pieza a fabricar, el material de cada una de ellas, la chapa neta necesaria, el número de elementos que se necesitan comprar y a que proveedor (tornillos, arandelas, las lámparas...) y el tiempo de fabricación de una unidad. Otras consideraciones a tener en cuenta son: • No hacer esquinas de 90º o menos para evitar el peligro de cortes al manipular la pieza. • No dejar cantos vivos al aire. En la medida de lo posible intentar hacer dobladillos. • Mínimo número de piezas para minimizar gasto • Dar consistencia a la pieza mediante plegadas: las chapas planas se doblan fácilmente. Figura 6.2. Dobladillo.2 Figura 6.3. Eliminación de cantos vivos.3 Figura 6.1. Radio de plegado.1 20 6.3 Legislación i normativa aplicable A continuación se listan las diferentes directivas y normas que se han tenido en cuenta a la hora de diseñar el producto. 6.3.1 Directivas aplicables - DIRECTIVA 89/392/CEE Seguridad en máquinas y las correspondientes actualizaciones. - DIRECTIVA 73/23/CE Baja tensión. - DIRECTIVA 89/336/CEE Compatibilidadelectromagnética yactualizaciones. - DIRECTIVA 93/68/CEE Directiva horizontal que modifica las anteriores. - REAL DECRETO 1073/2002 - DIRECTIVA 96/62/CE Gestión yavaluación de la calidad del aire. - REAL DECRETO 486/2010 6.3.2 Normas aplicables - UNE-EN 294 Seguridad de las máquinas. Distancias de seguridad para impedir el acceso a zonaspeligrosas. - REGLAMENTO ELECTROMAGNÉTICO DE BAJA TENSIÓN. - EN 60 204. Equipoeléctrico de las máquinas industriales. Normas generales. - UNE-EN 60335-1 Seguridad delos aparatoselectrodomésticos yanálogos. Condicionesgenerales. - UNE-EN 13725 Calidad delaire. - DIN 18869-7 Lámparas UV. Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 21 6.4 Las lámparas El producto suministrado por Jimco S.A. son 8 fluorescentes de mercurio y gas a baja presión, que al encenderse emiten luz ultravioleta de longitud de onda 254nm. Estos 8 fluorescente van montados en una estructura protectora que tiene la siguiente forma: Figura 6.4. Lámparas en su estructura.1 . Esta estructura sitúa los fluorescentes a una distancia de 2cm entre ellos, lo que permite que todo el flujo de aire que pasa a través de esta estructura se vea afectado por la radiación UVC, ya que el radio de efectividad de un fluorescente es de 5cm. A parte de las lámparas,Jimco proporciona el balastro que suministra el voltaje adecuado para el funcionamiento de las lámparas, un controlador y algunos componentes de seguridad y posicionamiento. El balastro se sitúa apartado de la estructura. Ha de situarse en un lugar donde exista una corriente de aire que evite un sobrecalentamiento, evitando corrientes muy húmedas (no se puede colocar en la parte de extracción de la campana). Las conexiones del balastro a las lámparas se hacen a través de la estructura de soporte mediante un conector industrial multipolar clásico. Cada balastro puede alimentar a 8 fluorescentes diferentes. El balastro se alimenta a través del controlador a una tensión alterna de 230V. El controlador permite encender y apagar las lámparas manualmente, además apaga las lámparas en el caso de que alguno de los sensores aporte una señal que implique que 22 es peligroso que las luces estén encendidas. El controlador también muestra el tiempo de vida de las lámparas, al superar las 10000 horas el controlador impedirá que las lámparas se enciendan hasta que sean remplazadas por unas nuevas. Los diferentes sensores que Jimco proporciona para las lámparas son: • Un sensor de presión, vacuostato. Bien colocado determina si existe un flujo de aire continuo a través de las lámparas. Si este flujo no se produjese y las lámparas permaneciesen encendidas, el ozono producido por las lámparas se extendería por toda la cocina, pudiendo llegar a una concentración perjudicial para la salud. • Un sensor de corriente. Éste se ha de calibrar al iniciar el sistema por primera vez. Viene intrínseco en el controlador. Este sensor mide la potencia que el controlador suministra al balastro. Al calibrarse determina la potencia que consumen las lámparas en su estado nominal y si en algún momento el consumo se dispara o disminuye envía una señal al controlador, para que este apague el sistema. Este sensor evita que el sistema funcione de forma errónea, con algún fluorescente roto o en cortocircuito. • Un sensor mecánico de posición - final de carrera. Determina si los filtros están en su posición o no. Los filtros al estar colocados en su posición hacen presión contra el sensor, que envía la correspondiente señal al controlador y permite a las luces encenderse. Este sensor es especialmente importante ya que de permitirse el funcionamiento de las luces con algún filtro retirado un operario podría mirar directamente a las luces sufriendo daños oculares. Se ha decidido no utilizar este sensor por su poca fiabilidad, se puede quedar encallado y se puede manipular fácilmente.En el apartado “5.6Sistema eléctrico y seguridad” se explica la alternativa escogida. A parte de estas 3 señales de entrada el controlador tiene una entrada más para poder añadir algún sensor más, si se desea más seguridad, o un interruptor para apagar el sistema. Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 23 Posición de las lámparas La propuesta de Jimco para la posición de las lámparas es en el interior de la zona de extracción de la forma mostrada en la figura inferior. Figura 6.5. Posición de las lámparas propuesta por Jimco.1 Se descartó la idea ya que lo que se pretende es hacer pasar todo el flujo de aire por las lámparas ultravioletas, y la propuesta de Jimco deja pasar parte del aire por zonas donde la eficiencia de las lámparas es muy baja. Por este motivo se decidió poner las luces en la zona del tubo de extracción. Con tal de maximizar el efecto de las luces se decidió poner el aparato lo más cerca posible a la entrada del tubo a la campana. De este modo, a partir del lugar donde se posicionen las lámparas el nivel de grasa que se depositará será menor. Además el efecto del ozono en eliminar los malos olores aumenta con la longitud del tubo. De las dos opciones posibles, en la entrada del tubo dentro de la campana o en la entrada del tubo fuera de la campana se decidió la segunda. La primera implicaría el diseño de una estructura de soporte muy complicada, sería muy difícil diseñarla de forma que las lámparas fueran fáciles de retirar. En cambio la segunda permite el soporte de la estructura de las lámparas en el propio techo de la campana. 24 Para facilitar la colocación, se añadieron dos asas a la estructura de las lámparas y se diseñó el siguiente sistema para evitar el movimiento una vez colocado. Figura 6.6. Modificación de la estructura.2 Figura 6.7. Colocación de las lámparas.3 6.5 Protección de las lámparas Una vez colocadas las lámparas en su posición de trabajo, se ha diseñado una pieza que protege las lámparas.Esta pieza aguantará unos filtros de aluminio, que además de Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 31 7. Mantenimiento del sistema La instalación requerirá una frecuencia de mantenimiento inferior a la usual debido a la acción del sistema UVC. EL mantenimiento consistirá en la limpieza de los filtros de la campana, la limpieza de los filtros de aluminio y, por último, la limpieza de las lámparas. Se ha de apagar el sistema antes de realizar cualquier tarea de mantenimiento, Aun así, si no se ha apagado, al retirar los filtros las lámparas se apagarán. Los diferentes filtros de la campana se pueden lavar con agua y detergente o incluso utilizar un lavaplatos industrial si se dispone de él. Para limpiar las lámparas primero se ha de desconectar el cable de alimentación de las lámparas (figura 7.1-1) y luego se han de retirar todos los filtros (figura 7.1- 2) para poder acceder a ellas. Se puede limpiar con un paño mojado en agua y jabón. Se recomienda mantener las lámparas limpias para una mayor eficiencia del sistema. Para realizar el cambio de una lámpara, se ha de desconectar el cable de alimentación y posteriormente retirar el protector de las lámparas destornillando los cuatro tornillos de sujeción. Esto permitirá retirar toda la estructura de las lámparas mediante las dos asas. . Figura 7.1. Acceso a las lámparas.1 Figura 7.2. Retirada del protector.2 32 8. Estudio económico 8.1. Análisis de los costes y elaboración del presupuesto Para la elaboración del presupuesto dividiremos los costes en: Ctot = Cmat + Cfab y Cfab = Cpunz + Cdobl + Cmont+ Cemp + Cind dónde: Cmatcomprende todos los costes de compra de materias primas y de componentes para la instalación final y Cfabhace referencia a los costes de fabricación, que en concordancia con el proceso de fabricación se han desglosado en: Cpunxcoste del punzonado de la chapa. Cdoblcoste del doblado Cmonthace referencia al proceso de montado Cemp costes relativos al empaquetado del producto Cindcostes indirectos El cálculo de Cmat es la suma de los costes de compra de todo el material necesario. En la tabla siguiente se detalla todo el material necesario y su precio de compra: Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 33 Tabla 8.1. Coste de material.1 Los costes de fabricación de han dividido según los diferentes procesos productivos (punzonado, doblado, montaje y embalado). Para cada máquina se ha estimado un tiempo de utilización para la fabricación del producto, el coste de una hora de utilización, el personal necesario para su funcionamiento y su coste asociado. Cálculo del coste del material para una unidad Material Quantitat unitats €/unitat Total (€) Controlador 1 u 461,777 461,777 Balastro 1 u 272,092 272,092 Lámparas 8 u 92,9265 743,412 Estructura lámparas 1 u 97,987 97,987 Vacuostato 1 u 38,789 38,789 Sensores magnéticos 5 u 13,7 68,5 Relé de seguridad 1 u 83,65 83,65 Relé 2 líneas 1 u 13,641 13,641 Relé 3 líneas 1 u 15,85 15,85 Caja de conexiones 1 u 7,65 7,65 Cable conexión 10 m 0,109 1,09 Cable conexión a tierra 2 m 0,107 0,214 Remaches 4 u 0,14 0,56 Tuerca remachable 4 u 0,067 0,268 Tornillo 4 u 0,115 0,46 Arandela 4 u 0,02 0,08 Chapa inoxidable satinada 10 Kg 4,39 43,9 Coste de material (€) 1849,92 34 Costes de fabricación: PUNZONADORA Componente tiempo punzonado (s) Coste máquina/h (€/h) Coste máquina (€) Coste personal/h (€/h) coste personal (€) coste total (€) Protector de las lámparas 680 16 3,022 11,5 2,1722 5,194 Soporte controlador 300 16 1,334 11,5 0,95 2,284 TOTAL (€) 7,478 Costes de fabricación: DOBLADORA Componente tiempodobl ado (s) Coste máquina/h (€/h) Coste máquina (€) Coste personal/h (€/h) coste personal (€) coste total (€) Protector de las lámparas 1484 8,3 3,421 11,5 4,74 8,16 Soporte controlador 974 8,3 2,246 011,5 3,111 5,357 TOTAL (€) 13,517 Costes de fabricación: MONTAJE Componente Tiempo montaje (h) Costemáqui na/h (€/h) Costemáq uina (€) Coste personal/h (€/h) coste personal (€) coste total (€) Protector de las lámparas 1,00 2,00 2,00 12,00 12,00 14,00 Soporte controlador 0,60 2,00 1,20 12,00 7,20 8,40 TOTAL (€) 22,40 Tabla 8.2. Coste de fabricación.2 . Por tantoCtot = Cmat + Cfab = 1849,92 + 56,91 = 1906,83 € por unidad. Para calcular el precio de venta se aplica un margen de un 50% Costes embalaje ( € ) 2 Costes indirectos ( € ) 3 Coste de fabricación ( € ) 56,91 € Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 35 PV = Ctot / 0,5 = 3813,66€ El precio de una instalación con un sistema de este tipo estará formado por: - Precio del sistema UV - Precio de la campana donde se instalará - Precio de instalación. Para una de las campanas más vendidas en LuisCapdevila,S.A.: Precio sistema UV 3813,66 € Precio campana 3127,00 € Precio mano de obra instalación 800 € Precio total de instalación 7740,66 € Tabla 8.3. Precio total de instalación..3 El diseño del sistema tiene unos costes asociados para la empresa, debidos al trabajo realizado por el ingeniero, el jefe de fábrica y por mí, el diseñador. Costes de diseño Persona Tiempo Invertido (h) Coste personal/h (€/h) Coste de los recursos utilizados (€) coste total (€) Diseñador 120 8,00 25 985 Ingeniero 15 32,00 10 490 Jefe de fábrica 20 30,00 100 700 TOTAL (€) 2170 Tabla 8.4. Costes de diseño. Este es un coste inicial que no se ve reflejado en el presupuesto del producto. Al beneficio total obtenido por la venta del sistema de lámparas se le deberá deducir este coste inicial. Su impacto sobre el beneficio se verá reducido cuanto mayor sea la cantidad del producto vendida. 36 8.2. Viabilidad económica La instalación de lámparas UVC en la campana encarece mucho el precio de venta de la campana. Es un sistema caro pero que aporta muchos beneficios, por ese motivo ahora mismo existe un mercado dispuesto a adquirirlo. Actualmente se han vendido 5 sistemas ultravioleta y se prevé una demanda constante de 12 al año. Por ello este producto resulta viable económicamente para la empresa. Es una de las pocas soluciones frente a la condensación de grasa en los conductos. Dependiendo de la instalación, los costes de mantenimiento y limpieza pueden ser muy elevados. En ese caso se podría llegar a recuperar la inversión al poder reducir la frecuencia de mantenimiento. 9. Impacto ambiental Es importante tener en cuenta el impacto ambiental del producto en todo su ciclo de vida. Las fases más importantes para este producto serian su vida útil y su deposición. Durante su vida útil el sistema consumirá energía eléctrica de la red, y expulsará al aire principalmente dióxido de carbono y agua. También generará ozono por lo que es importante proporcionar el tiempo necesario a este ozono para que reaccione con las grasas del aire, eliminando malos olores, esto se consigue con tubos de extracción de longitudes elevadas. El material utilizado para los componentes fabricados ha sido acero inoxidable, este material es 100% reciclable. En cuanto a los componentes comprados, el plástico utilizado es reciclable pero los componentes electrónicos no. Las lámparas se deben devolver al fabricante para poder ser desmanteladas correctamente y no contaminar. Diseño de un sistema para la filtración de humos mediante radiación ultravioleta C 37 10. Planos Adjunto a este trabajo se encuentran los planos de los diferentes componentes diseñados. Agradecimientos Me gustaría agradecer a la empresa LuisCapdevila,S.A. por la oportunidad de hacer el trabajo de final de grado con ellos. Me han brindado la oportunidad de aprender y realizar un proyecto, concediéndome los medios y también la responsabilidad, cosa que valoro mucho. Especialmente me gustaría agradecer a mi tutor dentro de la empresa, Lluis Llofresa, por su trabajo instruyéndome en todo lo necesario para la realización del proyecto y por su apoyo durante todo el proceso. 38 Bibliografia Bibliografía complementaria: 1. Alexandrova, Atlevina. (2009). Extract and cleaning of contaminated air in commercial kitchens. (Bachelor’s thesis). Mikkeli University of Applied Sciences, Finlandia.Recuperado de: https://publications.theseus.fi/bitstream/handle/10024/6891/alevtina_final.pdf?seq uence=1 2. BonalsMuntada, Lluís Albert. (2005). Transferència de calor: apunts de clase.Publicacionsd’Abast, Barcelona. 3. Dahal, Karna. (2014). The Combined treatment of UV Light and Titanium Dioxide (TiO2) in Grease Filtration Technique. (Master’s thesis). Lappeenranta University of Technology, Finlandia. Recuperado de: https://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/96430/Karna_Dahal_Master%20The sis.pdf?sequence=2 4. Junta de Andalucía. (Sin fecha). Contaminación por humos y olores. Andalucía, España. Recuperado de: http://www.juntadeandalucia.es/medioambiente/consolidado/publicacionesdigital es/60-71_GUIA_TECNICA_DE_MEDIDAS_CORRECTORAS/60- 71/3_CONTAMINACION_POR_HUMOS_Y_OLORES.PDF 5. SterilAir. Investigacion y desarollo.[En linea] [Fecha de acceso: 15 / mayo / 2016]. Recuperado de: http://www.sterilair.com/es/competencia/competencia/investigacion-y- desarrollo.html