MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGA
DR. FEDERICO RIVERO PALACIO
PLAN NACIONAL DE FORMACION EN PROCESOS QUMICOS
TRAYECTO II
MEMORIA DESCRIPTIVA
DISEO DE UNA PLANTA PARA LA PRODUCCIN DE
DESINFECTANTES BIODEGRADABLES.
Tutor:
Ronald Suarez
Autores:
Bracho Beatriz CI.: 20.629.274
Conde Maglenys C.I: 19.387.350
Regin Capital, Junio del 2011.
INDICE
Pg.
Introduccin 3
CAPTULO I. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA SOCIO-
TECNOLGICO.
1.1 Caracterizacin Histrico-Cultural. 7
1.2 Caracterizacin tico- Poltica. 9
1.3 Caracterizacin Socio-Econmica 11
CAPTULO II. CARACTERIZACIN TCNICA
2.1 Descripcin Tcnica del Proceso
2.2 Diagramas de Flujo.
2.3 Balance de Materia y/o Balance de Energa
2.3.1 Modelo de clculo
2.4 Listado de equipos
2.5 Dimensionamiento de Equipos
2.6 Hoja de Especificaciones Tcnicas
2.7 Identificacin de puntos de medicin y control de variables de proceso
CAPITULO III. CARACTERIZACIN AMBIENTAL
Bibliografa
Anexos
INTRODUCCIN
La historia del desarrollo humano est asociada, en gran medida, al estado
sanitario de los distintos grupos que han habitado este planeta. En ocasiones,
pestes y plagas, muchas veces han afectado a pases o regiones enteras. Dentro de
este marco la limpieza y la desinfeccin, han constituido los elementos primarios
y ms eficaces para romper la cadena epidemiolgica de la infeccin y de los
organismos patgenos, por lo que el uso de los productos qumicos como los
desinfectantes, que combaten o contrarrestan las bacterias, se hacen necesarios.
Los desinfectantes tienen propiedades germicidas y bactericidas, es decir,
que eliminan microorganismos patgenos; actan sobre ellos rompiendo sus
paredes, desactivndolos, inhibiendo su metabolismo y alterando su
multiplicacin. Deben su accin a los ingredientes activos que contienen, gran
cantidad de las sustancias utilizadas en desinfeccin tienen caractersticas
altamente txicas, la mayora estn constituidos por amonio cuaternario,
compuestos fenlicos, alquiltoxilatos y otros compuestos que han sido
reconocidos como agentes contaminantes.
La presencia de estos agentes en los ros y embalses, provoca gran
contaminacin de las aguas, y su poder contaminante se manifiesta en los
vegetales acuticos inhibiendo el proceso de la fotosntesis, originando la muerte
de la flora y la fauna acuticas.
Actualmente, la acumulacin de residuos, que en su mayora son
insolubles, en los mares y ros de todo el mundo, se ha convertido en una amenaza
para la supervivencia de las especies animales y vegetales que en ellos habitan. Es
por esta razn, que surge la necesidad de crear nuevos productos que sean
biodegradables, es decir, que las sustancias implicadas puedan descomponerse en
elementos qumicos naturales por la accin de agentes biolgicos, como el sol, el
agua, las bacterias, las plantas o los animales, para dar respuesta a la problemtica
de contaminacin del medio ambiente.
CAPITULO I
DESCRIPCIN DE LA ALTERNATIVA SOCIO-TECNOLGICA.
1.1. Descripcin general del proyecto.
La desinfeccin es un proceso que se emplea para destruir o inactivar a los
organismos patgenos; El hombre se sirve de la desinfeccin qumica, realizada
con productos desinfectantes generalmente a base de un componente activo, para
matar a los microorganismos y controlar su desarrollo. Se busca que stos sean lo
ms txicos para los microorganismos pero con efectos mnimos para el hombre,
los animales y las plantas.
En Venezuela la lnea de productos desinfectantes comerciales, en su
mayora, como componente activo suelen contener entre 1 y 3% de sales de
amonio cuaternario, compuestos fenlicos y aquiltoxilatos, los cuales son
identificados como contaminantes, estos porcentajes parecen irrisorios, sin
embargo son suficientes para causar daos en el medio ambiente, tomando en
cuenta que un producto como este es usado por miles de personas. En este
sentido, el problema radica en la inexistencia en el mercado venezolano,
productos cuya frmula qumica sea completamente ecolgica o biodegradable y
que sustituya los componentes activos de los desinfectantes regulares, sin alterar
su efectividad.
Hay mltiples factores causantes del problema planteado, la sociedad
venezolana en su mayora, carece de una conciencia ecolgica por tener una
informacin muy limitada de los efectos y secuelas que traen al medio ambiente
los compuestos qumicos con que las grandes compaas elaboran sus productos.
En su defecto, si se conocieran en detalle las consecuencias que ocasionan las
sustancias contenidas para la desinfeccin, as como en muchos otros productos
que se utilizan a diario, seguramente el consumo se hiciera de una manera ms
consciente y racional, pero como no se puede prevenir lo que desconoce, los altos
ndices de demanda ocasionan una desenfrenada contaminacin; Por lo que hallar
una nueva formulacin ecolgica para este tipo de producto, se vuelve una
necesidad imperante; una formulacin de esta naturaleza que proteja al medio
ambiente, contribuya con el desarrollo de la industria Venezolana y a su vez
permita crear conciencia sobre los productos que se fabrican y se utilizan en el
pas.
Cuando se habla de la contaminacin al medio ambiente producida los
componentes activos, es necesario puntualizar los que constituyen principalmente
los desinfectantes de uso comercial en Venezuela, como los amonios cuaternarios
y los compuestos fenlicos, para de una manera comparativa evaluar sus
propiedades, los efectos que ocasionan y proponer los compuestos sustitutos de
estos componentes activos.
Por su parte, los amonios cuaternarios son bactericidas, fungicidas y
virucidas, generalmente incoloros o amarillentos que representan una familia de
compuestos antimicrobianos, considerados como agentes activos catinicos
potentes en cuanto a su actividad desinfectante, ya que son activos para eliminar
bacterias grampositivas y gramnegativas, aunque stas ltimas en menor grado.
Su accin bactericida es atribuida a la inactivacin de enzimas, desnaturalizacin
de protenas esenciales y la rotura de la membrana celular. Son fcilmente
adsorbidos por las superficies; Esta propiedad ha sido atribuida al hecho de que
casi todas las superficies estn cargadas negativamente y por lo tanto tienden a la
interaccin con los iones positivos.
Muchas de las aplicaciones de estos productos qumicos se basan en esta
propiedad de la adsorcin superficial; sin embargo, con la interaccin en el medio
ambiente los amonios cuaternarios, pueden formar espumas, disminuyendo la
difusin del oxgeno atmosfrico, aumentando la toxicidad de algunos compuestos
en el agua y se comportan como tensoactivos, estos al ser arrojados a los lagos y
ros provocan la disminucin de la solubilidad del oxgeno disuelto en el agua con
lo cual se dificulta la vida acutica, y adems pueden ser tergiversadores
hormonales (alteradores del sistema hormonal).
En el caso de los compuestos fenlicos; son compuestos orgnicos en
cuyas estructuras moleculares contienen al menos un grupo fenol, un anillo
aromtico unido a al menos un grupo funcional hidroxilo. Los aril-fenol
halogenados o no halogenados tienen una muy buena actividad bactericida, pero
su actividad fungicida es muy discreta y su accin virucida es discutida. Son
irritantes de la piel y mucosas respiratorias y oculares. Tienen efecto alergnico y
fotosensibilizante. El TLV-TWA "ThresholdLimitValue - Time
WeightedAverage", o la concentracin promedio en tiempo de exposicin,
establecido para el fenol es de 5 ppm. Las soluciones de concentraciones
superiores al 5% se clasifican como txicas.
El comportamiento de los compuestos fenlicos, contenidos en los
desinfectantes con el medio ambiente, se puede definir en el agua, aire y suelo de
la siguiente manera:
Agua:El fenol es ms pesado que el agua y se hunde. Se disuelve
lentamente y forma, incluso en dilucin, soluciones txicas. En Alemania, el fenol
se encuadra en el grupo de sustancias clasificadas como "Amenaza para el agua -
Clase 2" por su considerable toxicidad en este medio.
Aire: Los vapores son ms pesados que el aire y, expuestos al calor,
forman mezclas explosivas. La oxidacin del fenol en el aire se acelera por efecto
de la luz o de impurezas que actan como catalizadores.
Suelo: Es muy toxico en los suelos, pero debido a la degradacin
microbiana la acumulacin de fenol en el suelo es escasa; sin embargo, el nivel de
esta acumulacin depende de la presencia de minerales arcillosos.
Ahora bien, una vez delimitados las caractersticas y los efectos que
ocasionan al medio ambiente los componentes de los desinfectantes regulares
utilizados en Venezuela, surge como propuesta alternativa sustituir el
componente activo, es decir, los compuestos fenlicos, amonios cuaternarios,
alquiltoxilatos, glutaraldehdo, etc., por el cido peractico (CH3-COOOH), el
cual no existe comercialmente como producto puro, lo que se conoce con este
nombre son mezclas en equilibrio de cido actico, perxido de hidrgeno y agua.
Es importante resaltar que el cido peractico, principal componente activo
del desinfectante a realizar, no es producido en el pas, por lo que la materia
prima requerida sera completamente importada, los principales proveedores son
procedentes de Mxico y Estados Unidos; sin embargo paralelo al diseo de la
planta para la produccin del desinfectante biodegradable, se propone la creacin
del cido peractico, mediante el diseo de una planta para su produccin,
utilizando como materia prima el cido actico y el perxido de Hidrogeno, que
actualmente no se producen a gran escala en Venezuela, pero se estn
desarrollando proyectos bajo la direccin de Pequiven, en los que se contempla la
creacin de una planta productora de acido actico en el complejo petroqumico
de Paraguan, Edo. Falcn, su ao de arranque ser en el 2013.
Para la reaccin del cido peractico, es necesario la presencia de un
catalizador de cido sulfrico, que de igual manera se encuentra sujeto a los
proyectos de nuevos complejos petroqumicos, desarrollados por Pequiven, en
este caso se realizar a partir del ao 2011, en el complejo petroqumico Navay,
Estado Tchira.
El desinfectante a crear, en principio se quiere obtener con las siguientes
composiciones 5% en cido Peractico y 95 % en materias inertes, entre ellas el
agua, colorantes, aromatizantes, emulsionantes y estabilizantes. Todo ello se
realizara mediante un proceso de mezclado.
En sntesis, la alternativa tecnolgica que se desea llevar a cabo es la
sustitucin del componente activo de los desinfectantes regulares, por el acido
peractico, mediante el diseo de la planta para la produccin del desinfectante
biodegradable, incluyendo en su produccin la elaboracin de la materia prima.
1.2. Caracterizacin histrico-cultural.
Desde el punto de vista histrico, el hombre ha empleado la higiene
aplicando mltiples procedimientos para la desinfeccin, los cuales han
evolucionado a travs del tiempo, pero a ciencia cierta la utilizacin de productos
qumicos desinfectantes para destruir los microorganismos patgenos slo han
sido utilizados aproximadamente desde hace 150 aos atrs.
El calor fue uno de los desinfectantes en un primer lugar, seguido por el
uso de dixido de azufre como fumigante. Hacia el 865 d.C, el etanol fue
descubierto por el qumico Rass de procedencia iran. Entre los aos 1493-1541,
el mdico suizo Paracelsus, presenta composiciones de mercurio, plomo, arsnico,
cobre, hierro y azufre que desde entonces han sido los ms utilizados como
desinfectantes en China, la India, Egipto y en Europa. En 1715, se propuso como
desinfectantes los derivados de los cidos, Giovanni Lancisi recomend el acido
actico. Para el ao 1774, el qumico sueco Carl William Scheele descubre el
cloro haciendo reaccionar al mineral pirolusita (dixido de manganeso, MnO2)
con cido clorhdrico. En 1918, el perxido de hidrgeno fue reportado por
Thenard, y su capacidad para neutralizar los malos olores que fue descubierto por
Richardson en 1858.
Sera interminable profundizar sobre este tema, ya que sera motivo de otra
bsqueda bibliogrfica; sin embargo sirve para demostrar la interrelacin que
existe entre los mtodos aportados a travs de la historia y las nuevas tecnologas
desarrolladas.
El problema del uso de los desinfectantes con compuestos capaces de
degradar al ambiente, como se ha mencionado proviene desde la era prehistrica y
persiste hasta la actualidad. En Venezuela, el problema surge mediante la
aparicin de las primeras empresas encargadas de la elaboracin de productos
qumicos para la limpieza.
Concibiendo una cronologa de las primeras empresas privadas
implantadas se podra ubicar a mediados de 1930 con la instalacin de la industria
denominada Fuller, encargada de desarrollar productos para la limpieza, en su
formulacin la lnea de productos principalmente cuentan con el componente
activo de Hipoclorito de sodio y amonios cuaternarios.
En 1943, se incorpora la compaa Colgate Palmolive, trayendo consigo la
lnea de limpieza AJAX, en cuya formulacin predomina el
dodecilbencenosulfonato de sodio (C12H25-C6H4-SO3Na) como componente
activo, el cual puede hacer al desinfectante duro, es decir, no biodegradable y
contaminante persistente; En 1952 aparece la planta de produccin de Procter &
Gamble en la urbanizacin la Yaguara, aos ms tarde llevara al mercado el
Cloro Lavan San con Hipoclorito de sodio como agente desinfectante.
De igual manera aos posteriores se implantaron la ChemCres (1972), los
Productos Opin, C.A. establecida desde 1975 e Invequim(Industria venezolana de
Qumicos C.A.), (1995), seguido de una gran lista de empresas productoras de
agentes qumicos que poco a poco se han incorporado al mercado Venezolano.
Todas estas industrias se han dedicado a desarrollar, producir, comercializar y
distribuir productos en grandes cantidades, sin embargo dentro de esta gama de
artculos no se cuenta con uno que sea biodegradable.
Una respuesta al problema planteado puede localizarse a nivel tecnolgico,
sin embargo, en un pas de gran diversidad ambiental como Venezuela, la
ecologa no representa un factor determinante para la sociedad, al momento de
usar los productos qumicos; los desinfectantes siguen siendo los mismos desde
hace ochenta o noventa aos, con algunas variaciones sintticas en su
formulacin, pero no hay una diferencia que radique positivamente al ambiente.
1.3. Caracterizacin tico-Poltica.
Dado que la desinfeccin representa una barrera muy importante contra las
enfermedades y el uso de los desinfectantes se realiza de una manera masiva, para
enmarcar la ubicacin geogrfica del proyecto se consider el estado Carabobo,
en la ciudad de Valencia, por ser sede de las mayores compaas manufactureras
transnacionales, contar con las ms grandes zonas industriales de la nacin y ser la
ciudad industrial de Venezuela por excelencia. La ubicacin de la planta ser
especficamente en la Zona Industrial del Sur situada entre la Avenida Henrry
Ford y la Avenida Branger, Municipio Los Guayos, Parroquia Rafael Urdaneta,
Valencia- Edo. Carabobo.
En cuanto la posicin geogrfica del estado Carabobo se puede resaltar,
que limita por el Norte con el mar Caribe, por el Este con el Estado Aragua, por el
Sur con los estados Gurico y Cojedes, por el oeste con los estados Yaracuy y
Falcn, lo que permite que sus cruces de comunicacin hacia la costa, los Llanos,
la Regin Capital y la Regin Centro-Occidental del pas, sea un lugar estratgico
a lo largo del territorio nacional para la distribucin del producto desinfectante
biodegradable, as como tambin para el acceso a las materias primas requeridas
para su elaboracin, en el caso del desinfectante los principales proveedores de
colorantes y aromatizantes qumicos, se encuentran en las zonas industriales
adyacentes, como la Zona Industrial Terrazas de Castillito (Qumica Amtex S.A)
; la Zona Industrial La Guacamaya (Qumica Repuim CA) y (Quinduvensa), en
el caso de la produccin del componente activo Acido Peractico, la materia
prima requerida no se produce actualmente en Venezuela, existen proveedores en
Caracas, sin embargo en el caso de ser importados, el principal puerto de nuestro
pas,Puerto Cabello, se encuentra a solo 54 km de distancia, lo que hace esta
ubicacin sea cntrica con respecto a las dems regiones, tanto para facilitar la
movilizacin de las materias primas, como para la distribucin de la produccin
del desinfectante una vez terminado, ya que se comunica con el resto del pas
mediante una red de autopistas.
Por otra parte, el presente proyecto est vinculado con el Plan de
desarrollo econmico y social de la Nacin Simn Bolvar (2007-2013), cuyo
proceso orientado hacia su construccin se inici a partir del 2 de febrero de 1999,
desde entonces Venezuela est pasando por un periodo de transicin poltica que
pretende transformar los sistemas sociales y econmicos, a un sistema socialista.
Se considera que el proyecto es uno de los engranajes que contribuira a la
realizacin de dicho plan, por estar sujeto dentro sus lneas estratgicas a travs de
las siguientes directrices:
I Nueva tica Socialista.
Dentro de este marco, es justamente la necesidad de plantear un progreso
sustentable basndose en el pensamiento social y desarrollo de la condicin
humana, lo que hace que este proyecto de ndole ecolgica tome su auge, y salga
del marco impuesto por la bsqueda de la ganancia, para entrar en la perspectiva
de una sociedad donde el beneficio personal signifique el beneficio para todos y
un progreso donde se anteponga los intereses ambientales de los intereses
econmicos.
De igual manera, el proyecto entra en concordancia con el literal (I.3.3.1.)
Fomentar el trabajo creador y productivo; mediante la creacin para una planta
productora de un desinfectante biodegradable.
II Suprema Felicidad Social.
Propone la refundacin de la Nacin Venezolana, la cual hunde sus races
en la fusin de los valores y principios de lo ms avanzado de las corrientes
humanistas del Socialismo y de la herencia histrica del pensamiento de Simn
Bolvar.
La principal finalidad de este proyecto es disminuir el impacto ambiental
que ocasionan el uso de los desinfectantes regulares, dando paso a un nuevo
modelo productivo social, que incluya el equilibrio de las necesidades humanas
con el medio ambiente, lo que se encuentra en afinidad con los siguientes literales:
Literal (n), el cual contempla: La implementacin de un modelo de
desarrollo que coloque al ser humano en el centro de su atencin debe reconciliar
su relacin con el medio ambiente, impulsando un modelo de produccin y de
consumo que ponga lmites al crecimiento sin postergar los derechos de los
pobres.
Literal (o). La educacin ambiental debe permear todos los estratos
sociales y todos los niveles educativos.
As como en el objetivo II.3.7.1 Incentivar un modelo de produccin y
consumo ambientalmente sustentables.
IV Modelo Productivo Socialista:
Una de las lneas que ms se compromete con el proyecto, es la nmero IV.
Modelo Productivo Socialista, se pretende desarrollar un nuevo modelo de
produccin que sea ecolgicamente sustentable e inculque a la sociedad
venezolana un sentido de pertinencia social que est en equilibrio con el ambiente,
en ella se enfoca y se contemplan textualmente los siguientes objetivos que estn
vinculados con el proyecto:
IV-2.1 Desarrollar el nuevo modelo productivo endgeno como base econmica
del Socialismo del Siglo XXI y alcanzar un crecimiento sostenido.
IV-2.4 Desarrollar la industria bsica no energtica, la manufactura y los servicios
bsicos.
IV-3.3 Fortalecer los sectores nacionales de manufactura y otros servicios.
IV-3.3.4 Promover el aumento de la productividad.
IV-3.12 Incrementar la cultura cientfica.
En cuanto a la vinculacin con el marco legal venezolano, estas
representan las bases sobre las cuales el proyecto va a determinar el alcance y
naturaleza de la participacin poltica. A la hora de reflejar nuestro producto en la
legalidad, se encuentra sustentado en las siguientes provisiones regulatorias y
leyes que rigen el pas:
Constitucin de la Repblica Bolivariana de Venezuela.
Captulo IX de los derechos ambientales:
Artculo 129 - Todas las actividades susceptibles de generar daos a los
ecosistemas deben ser previamente acompaadas de estudios de impacto
ambiental y socio cultural. Gaceta Oficial de la Repblica de Bolivariana de
Venezuela No. 36.860 del 30 de Diciembre de 1999.
Ley orgnica del ambiente:
La presente Ley tiene por objeto establecer dentro de la poltica del desarrollo
integral de la Nacin los principios rectores para la conservacin, defensa y
mejoramiento del ambiente en beneficio de la calidad de la vida.
Artculo 19: Las actividades susceptibles de degradar el ambiente quedan
sometidas al control del Ejecutivo Nacional por rgano de las autoridades
competentes.
Cualquier actividad capaz de degradar el ambiente que sea realizada por alguna
industria o en su defecto por algn producto elaborado solo con un fin comercial y
lucrativo, se vern en la obligacin de permitir la intervencin y control de las
autoridades, en este caso por la direccin competente del Ejecutivo Nacional.
Ley Penal del Ambiente
Artculo 1.- La presente Ley tiene por objeto tipificar como delitos aquellos
hechos que violen las disposiciones relativas a la conservacin, defensa y
mejoramiento del ambiente, y establece las sanciones penales correspondientes.
As mismo, determina las medidas precautelativas, de restitucin y de reparacin
a que haya lugar.
Ley Orgnica de Ciencia, Tecnologa e Innovacin
Esta ley respalda el proyecto especficamente en el Artculo 7, de los
Principios bioticos. El Ejecutivo Nacional, mediante los organismos
competentes, velar por el adecuado cumplimiento de los principios bioticos y
ambientales en el desarrollo de la investigacin cientfica y tecnolgica, de
conformidad con las disposiciones de carcter nacional y los acuerdos
internacionales suscritos por la Repblica:
Artculo 29. Invencin e innovacin popular. El Ministerio de Ciencia y
Tecnologa crear mecanismos de apoyo, promocin y difusin de invenciones e
innovaciones populares, propiciando su transformacin en procesos, sistemas o
productos que generen beneficios a la poblacin o logren un impacto econmico o
social.
Normas Sobre Evaluacin Ambiental De Actividades Susceptibles De
Degradar El Ambiente
Artculo 1. Estas Normas tienen por objeto establecer los procedimientos
conforme a los cuales se realizar la evaluacin ambiental de actividades
susceptibles de degradar el ambiente.
Artculo 2. La evaluacin ambiental se cumplir como parte del proceso de toma
de decisiones durante la formulacin de polticas, planes, programas y proyectos
de desarrollo, a los fines de la incorporacin de la variable ambiental en todas sus
etapas.
Normas para la clasificacin y el control de la calidad de los cuerpos de agua
y vertidos o efluentes lquidos (Decreto 883)
Considerando que es deber del Estado la proteccin de las cuencas
hidrogrficas, la clasificacin y el control de la calidad de los cuerpos de agua y el
control de los vertidos o efluentes lquidos susceptibles de degradar el medio
acutico y alterar los niveles de calidad exigibles para preservar y mejorar el
ambiente.
Artculo 1. El presente Decreto establece las normas para el control de la
calidad de los cuerpos de agua y de los vertidos lquidos.
1.4. Caracterizacin Socio-Econmica.
La economa de mercado Venezolano est orientado a las importaciones,
la principal actividad econmica de Venezuela es la industria petrolera, desde
1958 hasta nuestros das toda la panormica econmica del pas se ha inclinado
hacia la renta petrolera, ello significa que todava se sigue dentro de los esquemas
de una economa monoproductora. Sin embargo, se cuenta con extensos recursos
que pueden permitir una variada produccin y es justamente donde juega un papel
muy importante el desarrollo e impulso a las nuevas industrias que sean capaces
de crear nuevas fuentes de ingresos econmicos.
El proyecto planteado se fundamenta en esta idea, promover la industria
nacional como fuente econmica, permitiendo el despliegue de nuevas
tendencias, que no se basen nicamente en un sistema monoproductor. El
desinfectante como va de produccin nacional, fomentar el desarrollo
endgeno, impulsando nuevas tecnologas en el pas, el crecimiento empresarial
venezolano y crea nuevas fuentes de ingreso y empleo, logrando satisfacer las
necesidades de la poblacin.
La necesidad de crear este producto est asociada en gran medida a dar
una respuesta efectiva y ecolgica a la demanda de desinfectantes presentada en
Venezuela, para evidenciarlo se presenta en el siguiente cuadro las cifras y costos
de las importaciones de desinfectantes en el pas desde el ao 2005 hasta el ao
2010, segn el Instituto Nacional de Estadstica.
Tabla N1: Cantidad y costos de las importaciones de desinfectantes en
Venezuela.
Fuente: Instituto Nacional de Estadstica (INE), cdigo arancelario 38.08.
Cabe destacar que la utilizacin de desinfectantes abarca un campo muy
amplio, se extiende desde las industrias alimentarias hasta la vida cotidiana, hay
lugares en donde se hace indispensable como es el caso de las instituciones de
salud, prcticamente no hay mbito de la vida social que no lo emplee, por lo que
se genera en consecuenciauna gran demanda del uso de desinfectantes qumicos,
tal y como se expone en el cuadro N1, donde la cantidad de toneladas importadas
son significativas, lo que traduce que la produccin nacional no cubre
completamente lo que requiere la poblacin venezolana.
Importacin de desinfectante en Venezuela
Ao Ton/Ao Costos mil $
2005 611,081 1954,60
2006 1731,335 5483,63
2007 2419,936 7941,65
2008 2068,108 7027,76
2009 1483,932 5670,54
2010 1445,586 5577,49
El diseo planteado pretende sustituir como mnimo un 33% de la
demanda total de importaciones, para ello se estableci la capacidad de
produccin de la planta de desinfectante biodegradable tomando como base las
cifras de importacin para el 2010 (1.445.585,73 Kg/ao), lo que representa una
produccin de 477.043,29 (Kg/ao), si se considera operar los 12 meses al ao
queda una demanda mensual de 39.753,61 Kg, se propone que la planta trabaje de
lunes a viernes por lo que la produccin diaria quedara 1987,68 Kg para
aproximarlo se trabajara bajo la produccin de 2000 Kg; en Venezuela segn la
Ley Orgnica del Trabajo, captulo II de la Jornada de Trabajo, articulo 195,
establece que la jornada laboral no podr exceder de ocho (8) horas diarias, ni de
cuarenta y cuatro (44) semanales, por lo que para cubrir la demanda de
produccin diaria se estima la manufactura de 250 Kg/h de desinfectante
biodegradable, de esta manera se estara cubriendo y sustituyendo las
importaciones de una manera ecolgica parte de la demanda presentada.
De igual forma el proyecto plantea la fabricacin del componente activo
utilizado como materia prima del desinfectante.
CAPITULO II CARACTERIZACIN TCNICA
2.1. Descripcin tcnica del Proceso y diagrama de Flujo.
2.1.1 Produccin del cido Peractico.
El proceso comienza cuando una corriente de Perxido de Hidrgeno es
enviada a un reactor tipo tanque con agitacin continua (TAC) R-101, junto a otra
corriente de cido Actico, a una temperatura de 25 C y 1,48 atm de presin,
donde en presencia de un catalizador de cido Sulfrico ocurre la siguiente
reaccin exotrmica:
A la salida del reactor, se obtiene una corriente liquida de Acido
Peractico, Acido Actico, Perxido de Hidrogeno y agua, a una temperatura
35C y 1,48 atm de presin, esta corriente es enviada a una columna de destilacin
azeotrpica C-101, donde es puesta en contacto con una corriente de
Metilterbutileter como solvente al 95% de pureza, el cual entra por el tope de
columna con la finalidad de separar el agua de los cidos y romper el azeotropo.
La operacin de separacin se lleva a cabo a una presin al 1,48 atm y
temperaturas entre 76 y 133 C, obteniendo como residuo una corriente de cido
Actico, Acido Peractico y Perxido de Hidrogeno; como corriente de tope se
obtiene agua y Metilterbutileter, esta corriente es enviada a un separador bifsico
liquido-liquido V-101, con la finalidad de recuperar el solvente. La corriente de
agua separada sale fuera del proceso y la corriente de solvente es recirculada a la
columna, donde se une con la corriente de solvente puro e ingresa nuevamente al
proceso por el tope de la columna.
La corriente de residuo en el fondo de la columna C-101, es bombeada
desde la P-101, entrando como alimentacin a otra torre de separacin por
destilacin C -102, a una temperatura de 136 C y presin de 1,77 atm, donde se
separa el Acido Actico y el acido Peractico, se obtiene un destilado de
composicin en cido Peractico de 94% y el resto en Agua. El residuo adquirido
es cido Actico al 97% el cual es recirculado a la primera corriente para ser
ingresado nuevamente al proceso por el reactor.
2.1.2. Produccin del Desinfectante.
DESINFECTANTE
El proceso comienza cuando una corriente de agua cruda es bombeada
desde la P-201 a un filtro de lecho profundo FIL-201, la corriente de agua
resultante es enviada a un proceso de intercambio inico para desmineralizarla, en
donde atraviesa dos columnas de resinas en serie, catinica C-201 A/B y aninica
C-202 A/B, las cuales constan de lechos donde ocurre un intercambio en el cual
los iones impuros presentes en el agua son reemplazados por iones que despide la
resina. Los iones impuros son retenidos por la resina que debe ser regenerada
peridicamente para restaurarla a su forma inica original, para lo cual se utiliza
como solucin regenerante en la resina catinica cido Sulfrico y en la aninica
Hidrxido de Sodio.
El agua desmineralizada obtenida de este proceso es enviada a un tanque
mezclador M-101 donde se unificala mezcla entre los aditivos y el compuesto
activo cido Peractico, luego de tener una mezcla totalmente homognea se
obtiene un producto de 5% en cido Peractico y 95% en Inertes que estn
comprendidos por Aromticos, estabilizantes, Colorante y Agua el cual es enviado
a un sistema de envasado y etiquetado para su distribucin a los comercios y su
expendido.
La corriente de emulsionantes es proveniente de un tanque TK-103 que es
unificada en un mezclador M-102 junto a una corriente de aromticos
provenientes de un tanque TK-104, esta unin se debe a que los estabilizantes son
los encargado de mantener la uniformidad dentro del producto deseado, la
corriente obtenida del M-102 en enviada al mezclador M-101.
Por otro lado las corrientes de Estabilizantes y Colorante son provenientes
de tanques TK-101 y TK-102 respectivamente, las cuales son enviadas al
mezclador M-101 con el fin de consolidar una mezcla homognea y obtencin del
producto final.
2.2. Diagrama de Flujo del cido Peractico.
06/11
B5
Dibujado
Aprobado
Escala
S/N
Ronald Suarez 06/11
Escala
S/N
Nombre Fecha
IUT - RC
Produccin de cido Peractico
Bracho Beatriz
Conde Maglenys
Aprobado
Reposicin
cido Actico
Perxido de
Hidrgeno
E-102
E-101
E-104
E-103
P-101
gua
R-101
Reactor
V= 1,71 m3
d= 1,5 m
h= 2 m
RPM= 150
1
C-101
Columna de Destilacin
d= 0,76 m
h= 16 m
Etapas tericas= 20
C-102
Columna de Destilacin
d= 2,5 m
h= 49 m
Etapas tericas= 55
V-103
Separador de Tres Fases
V= 3 m3
L= 4 m
d= 1 m
Reposicin
Solvente
2
4
5
6
7
8
9 10
12
C-102C-101
V-101
11
cido Actico
Perxido de
Hidrgeno
3
13
R-101
E-105
TK-101
cido
Peractico
TK-101
Tanque de
Almacenamiento
2.2.1 Diagrama de Flujo del Desinfectante Biodegradable.
06/11
B5
Dibujado
Aprobado
Escala
S/N
Ronald Suarez 06/11
Escala
S/N
Nombre Fecha
IUT - RC
Produccin de desinfectante biodegradable
Bracho Beatriz
Conde Maglenys
Aprobado
M-201
V-202
FIL-201
P-201
Agua
M-202
TK-204TK-202
Colorante
TK-203
Emulsionantes Aromticos
TK-201
Estabilizantes
V-201
V-204
V-203
V-205
cido
Peractico
FIL-201
Filtro de Lecho Profundo
M-201
Mezclador
d= 1,2m
h=2,5m
RPM= 150
M-202
Mezclador
d= 0,5m
h=1,5m
RPM= 150
2
1
4
6
87
9
10
11
12
Desinfectantecido
SulfricoHidrxido
De Sodio
5
3
C-201 A/BC-202 A/B
C-201 A/B y C-202 A/B
Sistema de Intercambio Inico
Vaninica=16 m3
Vcatinica= 12 m3
TK-201
Tanque de
Almacenamiento
V= 0,5m3
d= 0,5m
h=3m
TK-202
Tanque de
Almacenamiento
V= 1,1m3
d= 1m
h=1,5m
TK-203
Tanque de
Almacenamiento
V= 5,5m3
d= 1m
h=3,5m
TK-204
Tanque de
Almacenamiento
V= 5,5m3
d= 1m
h=3,5m
2.3. Balance de Masa y de Energa parciales y globales.
2.3.1 Tabla N 2.-Balance de masa de cido Peractico
Condiciones
Corrientes
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Flujo Msico (Kg/h)
588,9
248
1291
1880
1408
1182
132,4
47,36
122.67
524,3
226,3
75.31
1049
Flujo Molar (Kmol/h)
25 4,5 25 50 25,82 19,17 1,78 0.57 1.5 24,81 6,65 0,93 17,39
Temperatura (C)
25 25 25 35,4 135 139,9 117,6 25 25 64,6 169,3 64,6 130,9
Presin (atm)
1,48 1,48 1,48 1,48 1,48 1,79 1,28 1,97 1.97 1,48 1,77 1,48 1,48
Fraccin de Vapor
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
Composiciones
Perxido de Hidrogeno 0,50 - - 0,15 0,24 - - - - - 0.99 - -
cido Actico - 0,80 0,94 0,46 0,65 0,87 0,04 - 0,04 0,10 0,01 0,04 0,97
Agua 0,50 0,20 0,04 0,33 0,01 - 0,01 0,02 0,01 0,80 - 0,01 -
Solvente (MTBE) - - - - - - - 0,98 0,95 0,09 - 0,94 -
cido Peractico - - 0,02 0,06 0,10 0,13 0,95 - - 0,01 - 0,01 0,03
2.3.2 Tabla N 3.- Balance de masa de Desinfectante Biodegradable.
Condiciones
Corrientes
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Flujo Msico (Kg/h) 12,5 231,75 231,75 231,75 231,75 231,75 0,25 0,5 2,5 2,5 5 250
Flujo Molar(Kmol/h) 0,17 12,86 12,86 12,86 12,86 12,86 0,14 0,04 0,14 0,14 0,23 13,35
Temperatura (C) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
Presin (atm) 1 1 3,4 **** **** **** 1,4 1,4 1,4 1,4 1,2 1,2
Composiciones
Acido Actico 0,048 - - - - - - - - - - 0,003
Agua 0,004 1 1 1 1 1 - - - - - 0,927
Acido Peractico 0,948 - - - - - - - - - - 0,047
Estabilizantes - - - - - 1 - - - - 0,001
Colorantes - - - - - - 1 - - - 0,002
Aromticos - - - - - - - - 1 0,5 0,01
Emulsionantes - - - - - - 1 - 0,5 0,01
2.3.1 Balance de energa global produccin de cido Peractico.
Corriente
Entrada de Flujo
de Entalpia
(KJ/h)
Salida de Flujo
de Entalpia
(KJ/h)
1 -1749 -
2 -2954 -
7 - -186,3
8 -136,7 -
10 - -1996
11 - -324
13 - -2153
Subtotal de energa
en las corrientes
Corriente
-4839,7 -4659,3
Operaciones
Unitarias
Flujo de Energa
de Entrada
(KJ/h)
Flujo de
Energa de
Salida (KJ/h)
Qc T-101 - 1357
Qr T-101 1450 -
Wb P-101 0,1049 -
Qc C-102 - 1,02E+04
Qr C-102 1,02E+04 -
Subtotal de energa
en las Operaciones
Unitarias
1,16E+04 1,16E+04
Total Energa
Requerida 6800,40 6897,7
2.3.3 Modelo de clculo para balance de materia del cido peractico.
Balance de Materia para la produccin del cido Peractico.
13
67
C-102
Estableciendo un balance global en el sistema que para este caso sera el
mezclador se obtiene lo siguiente:
Balance Global.
Para este caso se conoce la corriente de entrada y sus composiciones y se
establecieron las composiciones de salida para cada compuesto tanto en la fase de
vapor y en la fase lquida, se procedi a plantear un balance parcial para
cualquiera de los compuestos involucrados, para este caso fue en cido Peractico
y determinar as los flujos de los productos, para lo cual se utilizaron as siguientes
ecuaciones:
Balance Parcial en cido Peractico.
Despejando una de las corrientes se obtiene:
( ) ( )
(
) ( )
(
) ( )
Despejando la corriente 13 y sustituyendo la ecuacin anterior en el balance:
(
)
(
)
Una vez obtenida la corriente 13 se calcula la corriente 7 mediante el balance
global.
2.3.3 Modelo de clculo para balance de materia de Desinfectante
Biodegradable.
M-201
1
6
8
11
12
7
Estableciendo un balance global en el sistema que para este caso sera el
mezclador se obtiene lo siguiente:
Balance Global.
Dado que se conoce solo la corriente del producto final y sus
composiciones se deben plantear balances parciales por cada compuesto y
determinar as el flujo de entrada de cada corriente para lo cual se procedi a
utilizar los siguientes balances parciales:
Balance Parcial en Agua corriente 6.
Balance Parcial en Colorante corriente 8.
Balance Parcial en Estabilizantes corriente 7.
Balance Parcial en corriente 11.
Balance Global.
( )
(
)
2.4 Listado de equipos del proceso
2.4.1 Listado de equipos para la produccin de cido Peractico:
Equipos Dimensionados:
Reactor Continuo con agitador.
Columna de destilacin Azeotropica multicomponente.
Separador Bifsico.
Columna de destilacin binaria
Equipos Seleccionados
Bomba Centrifuga.
2.4.2 Listado de equipos para la produccin de Desinfectante Biodegradable:
Equipos Seleccionados
Filtro de Lecho profundo
Bomba
Equipos Dimensionados
Mezclador MD-201
Tanques T-201, T-202, T-203 y T-204
Mezclador MD-202
Columnas de resinas aninicas y catinicas
2.5. Dimensionamiento de equipos.
2.5.1 Dimensionamiento de equipos de la produccin de cido Peractico.
Reactor R-101: Reactor tipo tanque de agitacin continua TAC.
Para el dimensionamiento del reactor es importante resaltar que la reaccin
para la produccin del cido Peractico es de segundo orden y en fase lquida,
por lo tanto los clculos para el tiempo de respuesta quedaran expresados
matemticamente de la siguiente manera:
( )
( )
Se obtuvo la constante de velocidad de reaccin K a travs de una
publicacin de Zhao et al. En el ao (2007). En la cual mediante una experiencia
prctica se estimaron las constantes para las diferentes concentraciones y
temperaturas siendo la de esta
.
Con la siguiente variable se determin el tiempo de respuesta obteniendo
un valor de 0,987 h.
( )
Finalmente se procedi a obtener el volumen del reactor continuo el cual
fue de 1,71 m3
Tabla. 5.- Variables del reactor R-101.
Dentro del diseo del reactor se encuentra inmerso un sistema de
agitacin, para la determinacin del impulsor o tipo de agitador se efectu el
mismo proceso que para el caso los mezcladores, dimensionamiento que se
explica ms adelante. Se realizo un proceso de preseleccin con diferentes tipos
de agitadores tipo turbina y se calcularon todas sus propiedades: dimetro del
impulsor (Da), Numero de Reynolds (NRe), Numero de potencia (Np), Potencia
(P), distancia entre el impulsor y fondo del tanque, (E), Longitud del impulsor (L),
ancho del impulsor (W), espesor de las placas reflectoras (J), tal y como se
exponen a continuacin, con el fin de compararlos y elegir en que ms se adapte a
nuestros requerimientos. .
Tabla. N6.- Dimensiones del reactor R-101 para
K (
) Cao (
) (h) V (m
3)
0,007725 16,19 0,987 1,71
Tipo de Rodete Da
(m) NRe(Adim)
NP
(Adim) P (W)
E
(m)
L
(m)
W
(m) J (m)
Turbina tres (3)
palas inclinadas
0,37
276446
1,0
108
0,37
0,09
0,09
0,113
Turbina seis (6)
palas planas
verticales
0,37
276446
6,0
650
0,37
0,09
0,05
0,113
Turbina seis (6)
palas planas
estrechas
0,37
276446
2,6
282
0,37
0,09
0,02
0,113
Turbina de palas
planas
0,37
276446
1,2
130
0,37
0,09
0,09
0,113
Nota: Las dimensiones antes calculadas son para una altura de h=1,7m, un
dimetro de d=1,13m y una Velocidad de agitacin de RPM=150.
Como puede evidenciarse las caractersticas entre las placas varan muy
poco entre s, sin embargo, lo que significo una razn contundente para la
seleccin fue la potencia requerida por cada tipo de impulsor o turbina, siendo la
ms adecuada para este caso la turbina de tres palas inclinadas dado que estas
consumen menos potencia que una de palas verticales. Tambin es importante
resaltar que para todos los tipos de rodete se tomo en cuenta los deflectores, los
cuales son necesarios para reducir los remolinos y vrtices en el mezclado, es
decir, para que se mezcle y no todo gire en una sola direccin.
Columnas de destilacin C-101 Y C-102.
Para el dimensionamiento bsico de las columnas de destilacin para el
proceso de produccin de acido peractico, se utilizo un programa de simulacin
denominado HYSYS, el cual es un programa interactivo enfocado a la ingeniera
de procesos, que permite estimar todos los clculos asociados con el
requerimiento de energa, materia, mecanismos de transportes, entre todas las
propiedades de los componentes involucrados en el proceso. Los clculos fueron
realizados bajo en modelo termodinmico UNIQUAC, el cual predice el
comportamiento de las fases de las mezclas qumicas de multicomponentes como
es el caso de la columna C-101. A partir de la simulacin del proceso de
produccin se pudo estimar el nmero de platos tericos, la energa requerida por
el calderin y los condensadores, la relacin de reflujo, los balances de masa y
energa de cada proceso, los cuales sern reflejados en las hojas de
especificaciones de los equipos.
Seleccin del tipo de columna.
El requisito fundamental en todos los procesos en los cuales se pretende un
intercambio de materia, es proporcionar grandes reas de contacto entre las fases,
en este caso lquido - gas. Por esta razn, es que el diseo se basar en columnas
empacadas o de rellenos, tomando en cuenta que en los aos recientes ha
aumentado el rango de aplicacin de esta tecnologa, por sus caractersticas de
gran capacidad, buena eficiencia, baja cada de presin y disminucin de costos.
Las principales ventajas que influyeron para seleccionar en el diseo de
torres de relleno fueron las siguientes:
Prdida de Presin: Pueden operar a menos prdidas de presin que los
otros tipos de columnas y tienen ms aplicacin en operaciones como
destilacin al vaco, como es el caso de la planta productora de acido
peractico, este componente a temperaturas mayores de 50 C puede ser
explosivo, por lo que se necesita para su separacin presiones al vacio.
Retencin de Lquido: El lquido retenido es menor en columnas
empacadas que las de otro tipo. Esto es importante cuando el lquido se
deteriora a altas temperaturas.
Sistemas Corrosivos: Por trabajar con cidos el proceso es corrosivo y las
columnas empacadas pueden emplearse utilizando empaques elaborados
de cermica o plsticos.
Espumas: El sistema a separar es espumoso por el perxido de hidrogeno
y los cidos involucrados, estos pueden ser tratados con mayor facilidad
por su relativo bajo grado de agitacin del lquido. Las torres empacadas
operan con menor burbujeo del gas a travs del lquido.
Dimetro de la Columna: Para columnas menores de un metro de
dimetro, factores como bajo costo, hacen usualmente que las columnas
empacadas presenten una mejor alternativa.
Relacin Lquido - Gas: Las columnas empacadas presentan una mejor
alternativa y trabaja con valores altos de L/G.
Existen diferentes tipos de rellenos segn sea el caso en estudio, para el
dimensionamiento de la columna de destilacin azeotropica al vacio C-101 y la
columna de destilacin al vacio C-102, se preseleccionaron cinco tipos de rellenos
de1 y 2 pulgadas, siguiendo los parmetros que se utilizan para su clasificacin
tales como: dimensiones nominales, superficie especifica por unidad de volumen
(a), porosidad o fraccin de vaco, (), factor de Relleno, (F), como se representan
en la siguiente tabla:
TABLA N7.- PRESELECCIN Y PROPIEDADES DE LOS DIFERENTES
TIPOS DE RELLENOS EN LA COLUMNA C-101 Y C-102.
Para la determinacin del tipo de relleno en las columnas C-101 y C-102
se calcularon con cada uno los dimetros y alturas que requiere la torre para
operar y realizar satisfactoriamente la separacin deseada, mediante el mtodo de
clculo propuesto por las correlaciones de Norton. Cabe destacar que estos
clculos se realizaron basados en el punto de operacin mas critico de la columna
en donde existe la mayor relacin de flujo de lquido y gas, se presenta a
Tipo de
Relleno Material
Tamao
(mm)
Factor de
Empaque
Superficie
especifica
(m2/m3)
Porosidad
Constante de
correlacin
de HTEP de
Norton
N
Anillos
Rasching
Cermica
25
155
190
0,73
1,13080
Berlsaddles Cermica 25 110 249 0.69 1,13080
Intalox Saddles Cermica 25 98 256 0,77 1,13080
Super Intalox Cermica 25 60 207 0.90 1,13080
Telleretes Plstico 25 40 180 0.87 1,13080
Anillos
Rasching Cermica 50 65 92 0,74 1,65480
Berlsaddles Cermica 50 45 105 0,72 1,72330
Intalox Saddles Cermica 50 40 118 0,79 1,72330
Super Intalox Cermica 50 30 105 0,81 1,72330
Telleretes Plstico 50 20 112 0,93 1,65480
continuacin las propiedades ms relevantes de las dos columnas en su punto
crtico de operacin:
TABLA N8.- PROPIEDADES DEL PLATO N 20, PUNTO CRTICO
COLUMNA C-101:
Caudal
del Gas
(Kg/h).
Caudal
del
Lquido
(Kg/h).
Densidad
del Gas
(Kg/m3).
Densidad
del
lquido
(Kg/m3).
Viscosidad
del lquido
(cp).
Presin
(atm).
Temperatura
(C).
Tensin
Superficial
(dyne/cm)
11609,3
12242,8
2,723
968,1
0,2296
1,48
133
22,62
TABLA N 9.- PROPIEDADES DEL PLATO N 55, PUNTO CRTICO
COLUMNA C-102:
Caudal
del Gas
(Kg/h).
Caudal
del
Lquido
(Kg/h).
Densidad
del Gas
(Kg/m3).
Densidad
del
lquido
(Kg/m3).
Viscosidad
del lquido
(cp).
Presin
(atm).
Temperatura
(C).
Tensin
Superficial
(dyne/cm)
95928,6 97032,7 2,785 928,1 0,3298 1,48 130,9 18,73
NOTA: Estas propiedades fueron obtenidas mediante el simulador de procesos
HYSYS Procces.
Calculo del dimetro de la columna.
La correlacin de Norton sostiene que una vez delimitadas las propiedades
caractersticas de los fluidos se procede al clculo del Factor de Flujo Liquido-
Vapor que viene dada por la siguiente ecuacin:
Segn los criterios de diseo, en las columnas de destilacin para todos los
tipos de relleno el parmetro de cada de presin es de 40 mm de H2O /m de
empaque, mediante el grafico parmetros de curva de cadas de presin mm de
H2O /m de empaque generalizados por las correlaciones de Norton, K4 en funcin
de FLV, (Ref: ChemicalEngineering, Volume-6, COULSON & RICHARDSON'S,
Ver Anexo N 4), teniendo el valor de FLV se determina K4 en el punto de de
cada de presin de diseo y en el punto de inundacin de la columna, lo que para
las dos operaciones de separacin utilizadas en el proceso fueron 1,5 y 4,8
respectivamente.
Con estos datos se calcula el porcentaje tentativo de inundacin en la torre
y la velocidad del flujo msico de gas (Kg/m2.s), que se estima bajo las siguientes
ecuaciones:
( )
(
)
Donde:
K4= Factor de correlacin de Norton para el parmetro de cada de presin.
V= Densidad del gas.
L= Densidad del liquido.
Fp = Factor de empaque.
L= Viscosidad del liquido.
A continuacin se estable una relacin que permite determinar el rea
superficial tentativa de la torre, mediante las velocidades del flujo y
posteriormente el clculo del dimetro de la columna.
Una vez obtenido el dimetro de la columna se estandariza para el clculo
del rea superficial y % de inundacin terico.
Generalmente, las torres empacadas deben ser operadas entre 60 y 85% de
inundacin. Diseos ajustados corren riesgo de tener arrastre excesivo de lquido
o una constante inundacin. Por otra parte una operacin a muy pequeos
porcentajes de inundacin es indeseable, tanto econmicamente como a una
reduccin en la eficiencia.
Calculo de la altura de la columna.
El clculo de la altura de la columna en torres empacadas segn la
correlacin de Norton, solo es aplicable cuando la tensin superficial del lquido
es mayor 4 dyne/cm pero menor a 36 dyne/cm y la viscosidad del liquido es
mayor a 0,08 cP pero menor a 0,83 Cp. Se busca para cada empaque la constante
de correlacin de HTEP de Norton (N), (Ref.: RandomPackings and
PackedTowerlsStrigle. Ver Anexo N5) y se aplica la siguiente ecuacin:
Donde:
n= Constante HTEP de correlacin de Norton.
= Tensin Superficial del liquido.
= Viscosidad del liquido.
En este sentido, para columnas que tienen menos de quince etapas tericas,
se considera que el 20% ms del HETP es aceptable, para separaciones que
requieren ms de quince etapas tericas se considera el 15% ms de HETP.
Teniendo los HTEP, que representan la altura de los empaques, se
multiplican por los nmeros de platos tericos requeridos por la separacin y se
obtiene la altura de la columna. En la columna C-101 se requieren 20 etapas
tericas, mientras en la columna C-102 55 etapas tericas.
A continuacin se presenta las tablas de resultados de altura y dimetro
para las columnas C-101 y C-102, con diferentes tipos de rellenos, para su
posterior seleccin.
TABLA N10.- DIMETRO DE LA COLUMNA C-101.
Tipo de Relleno
Dimetro
de
empaque
Dimetro de la
columna
(m)
Dimetro de
la columna
nominal (m)
Dc/d % de
inundacin
Anillos
Rasching
25
1,15
1
46
76,82
Berlsaddles
25
1,05
0,914
42
77,39
Intalox Saddles
25
1,03
0,914
41,2
73,05
Super Intalox
25
0,91
0,762
36,4
82,31
Telleretes
25
0,82
0,762
32,8
67,21
Anillos Rasching 50 0,93 0,914 18,28 59,49
Berlsaddles
50 0,85 0,762 15,24 71,82
Intalox Saddles
50 0,82 0,762 15,24 67,20
Sper Intalox
50 0,76 0,762 15,24 58,2
Telleretes
50 0,69 0,601 12,19 74,25
TABLA N 11.- ALTURA Y HETP DE LA COLUMNA C-101.
Tipo de
Relleno
Tamao de
Relleno
(mm)
HETP de la
columna
(m)
Considerando
Factor 20%
(m)
Considerando
Factor 15%
(m)
Altura de
la
columna
(m)
Anillos
Rasching
25 0,39 0,46 0,44 8,8
Berlsaddles
25 0,39 0,46 0,44 8,8
Intalox
Saddles
25 0,385 0,46 0,44 8,8
Super Intalox
25 0,385 0,46 0,44 8,8
Telleretes
25 0,385 0,46 0,44 8,8
Anillos
Rasching
50 0,65 0,78 0,74 14,8
Berlsaddles
50 0,69 0,83 0,80 16
Intalox
Saddles
50 0,69 0,83 0,80 16
Super Intalox
50 0,69 0,83 0,80 16
50 0,65 0,78 0,74 14,8
Telleretes
TABLA N12.- DIMETRO DE LA COLUMNA C-102.
Tipo de
Relleno
Dimetro
del
Empaque
(mm)
Dimetro de
la columna
(m)
Dimetro de la
columna
estandarizado
(m)
Dc/d
% de
inundacin
Anillos
Rasching
25
3,36
3,04
134,4
72,31
Berlsaddles
25
3,08
2,74
123,2
74,82
Intalox
Saddles
25
3,00
2,74
120
70,62
Super Intalox
25
2,65
2,28
106
77,88
Telleretes
25
2,39
1,98
95,6
84,66
Anillos
Rasching
50
2,70
2,59
51,8
63,11
Berlsaddles
50
2,47
2,43
48,76
59,28
Intalox Saddles
50
2,39
2,28
45,72
63,59
Super Intalox
50
2,23
2,134
42,67
63,22
Telleretes 50 2,017 1,828 36,56 70,26
TABLA N13.- ALTURA Y HETP DE LA COLUMNA C-102:
Tipo de
Relleno
Dimetro
del
empaque
(mm)
HETP
de la
columna
(m)
Considerando
Factor 20%
(m)
Considerando
Factor 15%
(m)
Altura
de la
columna
(m)
Anillos
Rasching
25
0,431
0,52
0,50
27,5
Berlsaddles
25
0,431
0,52
0,50
27,5
Intalox
Saddles
25
0,431
0,52
0,50
27,5
Super
Intalox
25
0,431
0,52
0,50
27,5
Telleretes
25
0,431
0,52
0,50
27,5
Anillos
Rasching
Cermica
50
0,73
0,87
0,84
46,2
Berlsaddles
50
0,77
0,93
0,89
48,95
Intalox
Saddles
50
0,77
0,93
0,89
48,95
Super
Intalox
50
0,77
0,93
0,89
48,95
Telleretes
50
0,73
0,87
0,84
46,2
Seleccin del relleno de la columna.
Luego de calcular los dimetros y alturas correspondientes a los diferentes
tipos de rellenos, para la seleccin se tomo en cuenta los parmetros y criterios de
diseo para optar por el que ms se ajuste a los valores establecidos.
La velocidad ptima econmica suele corresponder a la parte ms baja de
la zona de carga, siendo del orden del 50% de la velocidad de inundacin. En la
prctica industrial, para los tipos de relleno ms conocidos, el porcentaje de
inundacin recomendado es el siguiente:
Anillos Rasching 60% - 80%
Monturas Berl 65% - 80%
Monturas Intalox 65% - 85%
Telleretes 75% - 100%
Para evitar las canalizaciones o caminos preferenciales debe escogerse un
dimetro de columna y de relleno en los siguientes rangos:
Para Anillos Rasching D/d > 30
Para Anillos Pall D/d > 15
Para Monturas D/d > 10
Segn los criterios de diseo, en la columna C-101 el relleno seleccionado
fue los IntaloxSadles de 50 mm, por tener 67% en porcentaje de inundacin y
segn la correlacin de Lobo podra operar cerca del 70% del flujo de inundacin,
por poseer la relacin Dc/d que mas se ajusta a los parmetros de diseo, ser de
material resistente a la corrosin, y qumicamente inerte a los fluidos con los que
se ha de operar, tener una gran superficie humedecida por unidad de volumen de
118 m2/m
3, lo que genera en consecuencia un rea interfacial potencial grande
para el contacto de las fases, tener el mejor volumen de vacio con respecto a los
dems rellenos que se encuentran entre los rangos de diseo, lo que permite fluir
cantidades razonables de las fases sin que existan cadas serias de presin.
Con la seleccin de Intalox Saddles de 50mm como relleno, las
dimensiones de la columna tendran 0,762m de dimetro, una altura de empaque
de 0,80 m y una altura total de 20m.
En el caso de la columna C-102, las relaciones de Dc/d, en todos los casos
se alejan de los criterios de diseo, sin embargo los porcentajes de inundacin
estn entre los rangos establecidos, siguiendo este criterio los rellenos tentativos
son los IntaloxSaddles y Sper Intalox de 50 mm, por lo tanto ser la superficie
especifica y la fraccin de vacio, quien define cual es el mejor relleno para esta
columna.
La fraccin de vacio es mayor para los Sper Intalox de 50mm, lo que
indica que es el relleno que permitir fluir grandes cantidades de fluido sin que
existan cadas de presin considerables en la columna, por lo tanto es el relleno
seleccionado para la operacin, quedando de esta manera la columna
dimensionada de la manera siguiente: dimetro estandarizado: 2,134 m, altura del
relleno: 0,89m y la altura de la columna total: 48.95 m.
Cada de presin en la columna:
Como se menciono anteriormente, en las columnas de destilacin para todos
los tipos de rellenos el parmetro de cada de presin es de 40 mm de H2O /m de
empaque, segn los criterios de diseo. El clculo de la cada de presin tiene que
ver con este criterio y al altura total de la columna, quedando expresado de la
siguiente manera:
Separador bifsico liquido-liquido. V-101.
La separacin de las mezclas de lquidos constituye una de las operaciones
importantes en los procesos qumicos. Este diseo emprico ha probado ser
satisfactorio en muchas separaciones de fases.
Primeramente se debe estimar el tiempo de retencin del lquido, para este
caso de un separador bifsico el tiempo de retencin estimado es de 20 minutos
para que ocurra la separacin. Segn GPSA Gas Processors Supliers Assocition
Engineering data book 12th ed.
A continuacin se hace una relacin directa con los flujos volumtricos del
lquido pesado y el lquido ligero, se divide entre el tiempo de retencin para
obtener el volumen que ocupa cada uno de los lquidos en el tanque. Quedando en
una expresin matemtica de la siguiente manera:
La sumatoria del volumen del lquido ligero y el lquido pesado, da como
resultado el volumen del lquido total, el cual representa solo el 75% del volumen
del tanque.
Los criterios de diseo para los separadores (SizingLiquid-
LiquidPhaseSeparatorsEmprically, ChemicalEngineering, 8 de julio de 1974,
Copryright (1974), McGraw-Hill), establece la siguiente relacin:
Se asume un dimetro de tanque y se despeja la longitud. Para este caso se
utilizo un dimetro de 1m y la relacin igual a 4.
Por otra parte es importante considerar las alturas que representa cada lquido en
el tanque, esto se realiza mediante el rea de un sector circular, mediante la
siguiente ecuacin:
Donde:
A= rea superficial y se obtiene por la siguiente ecuacin:
( )
r = radio del tanque.
a = Altura que representa cada liquido.
Estimando esto se obtienen ya, las dimensiones bsicas del tanque
separador volumen, altura dimetro y longitud, cuyos resultados se presentan en la
siguiente tabla:
TABLA N14.- DIMENSIONES DEL SEPARADOR BIFASICO V-101
Tiempo
de
Retenci
n (min)
Volumen
del
Lquido
Ligero.
(m3)
Volumen
del
Lquido
Pesado
(m3)
Volumen
Total
(m3)
Volumen
del
Tanque
(m3)
Dimetr
o
(m)
Longitu
d (m)
20
0,270
1,622
1,892
2,523
1
4
2.5.1 Dimensionamiento de equipos de la produccin de Desinfectante
Biodegradable.
Mezcladores M-201 Y M-202.
El xito de muchas operaciones industriales depende de la eficaz agitacin
y mezcla de fluidos, en el proceso de produccin de desinfectantes esta operacin
es esencial para la calidad del producto final, ya que se unifican todos los
componentes encargados de la desinfeccin. Es importante resaltar que las
proporciones del tanque varan bastante dependiendo de la naturaleza del
problema de agitacin, sin embargo, para determinar la capacidad y dimensin de
los tanques mezcladores M-201 y M-202, se realiz una relacin directa con los
flujos volumtricos establecidos de produccin al da de desinfectante
biodegradable; Esta relacin representa un 75% de la capacidad del tanque por lo
que se tiene que calcular el volumen del tanque total, aumentando el volumen
resultante de la relacin un 25%, para de esta forma obtener la capacidad total del
tanque.
Los lquidos se agitan con ms frecuencia en tanques de forma cilndrica,
provista de un eje vertical y con fondo redondeado, con el fin de eliminar los
rincones escarpados o regiones en las que no penetraran las corrientes de fluido,
es por ello que para determinar la altura correspondiente del mezclador se iguala
el volumen del tanque a la geometra de un cilindro, mediante la siguiente
ecuacin:
Donde:
h = altura
d = dimetro
Nota: Se asumi un dimetro de 1,2 m, el cual arrojo como resultado una
altura de 2,4 m para el tanque M-201.
El tipo de flujo y la calidad de mezcla que se produce en un tanque
agitado, depende de las caractersticas del fluido, de las proporciones del tanque,
de las placas deflectoras, del agitador y del tipo de rodete.
Para la determinacin del dimetro del impulsor o rodete, se aplica la
relacin, (Ref: Operaciones unitarias en ingeniera qumica de Warren McCabe),
Consiguiendo un dimetro del rodete de 0,36 m.
A travs de las siguientes relaciones se determin el ancho de las placas y
su longitud, al igual que la distancia de ubicacin del impulsor con respecto al
fondo del tanque y el espesor de los deflectores, las cuales son proporciones
tpicas y estndar de los tanques.
Donde:
Da: Es el dimetro del rodete.
Dt: es el dimetro del tanque
H: es la altura del lquido
J: es el espesor del deflector
E: es la distancia del rodete con el fondo del tanque
W: ancho del rodete
L: Longitud del rodete
Los valores alcanzados para las proporciones se encuentran reportados en
las siguientes tablas al igual que todas las dimensiones y valores obtenidos.
Tabla N15.- Dimensiones del mezclador M-201
Tipo de Rodete Da
(m)
NRe(Adim) NP
(Adim)
P (W) E
(m)
L (m) W (m) J (m)
Turbina tres (3)
palas inclinadas
0,36 406940 1,0 95 0,36 0,09 0,072 0,13
Turbina seis (6)
placas planas
verticales
0,36
406940
6,0
567
0,36
0,09
0,09
0,12
Turbina seis (6)
placas planas
estrechas
0,36
406940
2,5
236
0,36
0,09
0,045
0,12
Turbina de placas
planas
0,36
406940
1,2
113
0,36
0,09
0,045
0,12
Nota: Las dimensiones antes calculadas son para una altura de h = 2,4m, un
dimetro de d = 1,2m y una velocidad de agitacin de rpm=150
Tabla. N16.- Dimensiones del mezclador M-202
Tipo de Rodete Da
(m)
NRe(Adi
m)
NP
(Adim)
P (W) E (m) L (m) W (m) J
(m)
Turbina tres (3)
palas inclinadas
0,15
56250
1,0
1
0,15
0,038
0,03
0,04
Turbina seis (6)
placas planas
verticales
0,15
56250
6,0
7
0,15
0,038
0,038
0,05
Turbina seis (6)
placas planas
estrechas
0,15
56250
2,7
3
0,15
0,038
0,019
0,05
Turbina de placas
planas
0,15 56250 1,3 2 0,15 0,038 0,019 0,05
Nota: Las dimensiones antes calculadas son para una altura de h=1,02m, un
dimetro de d=0,5m y una Velocidad de agitacin de RPM=150
Una vez calculadas las relaciones, se determin el nmero de Reynolds el
cual es importante ya que caracteriza el movimiento de un fluido el cual se
relaciona con la densidad, viscosidad, velocidad y dimetro en una expresin
adimensional, el cual para este caso result ser de flujo turbulento ya que
sobrepaso el valor de los 4000 al obtener un valor de 406940y 56250, esto
tambin dado a que el fluido se dispersa hasta que adquiere un movimiento de
torbellino en el que se forman corrientes cruzadas y remolinos. El nmero de
Reynolds viene expresado por la siguiente ecuacin:
Donde:
n = Velocidad de agitacin
Da2 Dimetro del impulsor
= Densidad del Fluido
= Viscosidad del Fluido
A travs del nmero de Reynolds se obtuvo el nmero de Potencia el cual
es un factor importante en el diseo de un tanque agitado el cual se determina en
funcin de la viscosidad, la densidad del lquido, la velocidad del giro, la
gravedad especfica y de las medidas importantes del recipiente y del rodete. Este
nmero se obtuvo a travs del grfico NP =f( NR) (ver anexo 1 y 2) que contiene
unas curvas predeterminadas para impulsores de seis (6) palas planas con datos a
su vez de cuatro (4) placas deflectoras, estos valores obtenidos se encuentran en el
rango de 1,0 y 6,0.
Una vez determinado el NP se despeja de dicha ecuacin la Potencia
comunicada al fluido que no es ms que la energa necesaria para agitar el fluido y
producir la mezcla homognea, determinando as el suministro requerido para
llevar a cabo la operacin. Esto se determin mediante la siguiente ecuacin:
En donde:
P = Potencia
gc = gravedad especfica
Da = Dimetro del impulsor
= Densidad del Fluido
Obteniendo diversas potencias para los distintos impulsores mayores a
94W para el mezclador M-201 y 1W para el M-202, por lo cual se selecciono el
rodete de tres palas instalado centralmente en un tanque con barras deflectoras
inclinadas. Ya que las hlices y las turbinas con placas inclinadas presentan un
consumo de potencia considerablemente menor que una turbina con placas
verticales.
Tanques de almacenamiento TK-201, TK-202, TK-203 Y TK-204.
Para el dimensionamiento de tanques de almacenamiento en la planta de
produccin de desinfectantes biodegradables, se realiz una relacin directa con
los flujos volumtricos que requieren de cada compuesto, se aproxim la cantidad
requerida al da y se proyect a los cinco das de jornada laboral, de manera de
que las provisiones sean recargadas semanalmente.
Tomando en cuenta que la relacin planteada, solo representa el 75% del
volumen, se calcula el volumen total agregndole el porcentaje restante. La
mayora de los tanques de almacenamiento son en forma cilndrica, por lo que las
estimaciones realizadas se basaron en la geometra de un cilindro, quedando
expresada matemticamente de la siguiente manera:
Asumiendo un dimetro de 1 m para los tanques de colorantes TK- 202,
emulsionantes TK-203, aromticos TK-204, y en el caso del tanque de
estabilizante TK-201 se asumi un dimetro de 0,5m. La ecuacin utilizada para
el dimensionamiento de los tanques quedara:
Donde:
V= Volumen del tanque
r = Radio.
h = Altura del tanque.
Los resultados las dimensiones son reportadas en la siguiente tabla:
Tabla 16.- Dimensionamiento de los tanques de almacenamiento
Tanque de
Almacenamiento
Flujo
volumtrico
(L/d)
Flujo
Volumtrico
Temporal
(L/d)
Volumen
del liquido
(L)
Volumen del
Tanque
Total
(L)
Dimetro
(m)
Altura
(m)
Estabilizante 2 80 400 500 0,5 2,72
Colorantes 4 160 800 1100 1 1,36
Aromticos 20 800 4000 5300 1 3,02
Emulsionantes 20 800 4000 5300 1 3,02
Intercambiador inico.
El intercambio inico es un proceso rpido y reversible en el cual los
iones impuros presentes en el agua se intercambian por otro ion de igual signo
que se encuentra unido a una partcula slida inmvil denominada resina. Los
iones impuros son tomados por la resina que debe ser regenerada
peridicamente para restaurarla a su forma inica original. En el diseo
planteado se trabaja con dos tipos de resinas: intercambio de cationes e
intercambio de aniones.
Para la planta productora de desinfectantes biodegradables, se quiere
acondicionar la corriente de agua que entra en el mezclador, en promedio se
requiere como fuga inica 5 mg/ L como CaCO3. Los rangos de dureza del agua se
encuentran entre 150 400 mg/L como CaCO3, se asume para efectos del diseo
que la corriente de agua cruda que entra a las resinas de intercambio inico est en
una concentracin de 300 mg/L como CaCO3.
En base a esto, se calcula el de concentracin que debe absorber la
resina para desmineralizar el agua cruda, segn los rangos especificados
anteriormente este es igual a 295 mg/L como CaCO3. Mediante la siguiente
relacin se obtienen los equivalentes requeridos para la purificacin:
Donde:
m: masa
Pe: Peso equivalente de CaCO3.
Una vez obtenidos los equivalentes se multiplica por el caudal
volumtrico de agua que se demanda en el tanque mezclador, para estimar los
equivalentes requeridos en el flujo de agua que pasara por las resinas de
intercambio inico, y se asume que el tiempo de retencin en las resinas ser
de 1 hora.
Eq/L *Qv* t retencin. = # Equivalente.
Donde:
Eq/L:
Qv= Caudal Volumtrico
t = Tiempo de retencin
Con el nmero equivalente se establece el volumen de la resina
mediante una relacin con la capacidad til de cada resina en particular.
Resina catinica.
Es importante resaltar que las resinas del intercambio de cationes
emiten iones Hidrgeno (H+) u otros iones como intercambio por cationes
impuros presentes en el agua. Por otra parte, la capacidad til de una resina
tpica catinica es de 1,12 eq/L, esto es con respecto a la cantidad de dureza que
retiene en relacin al volumen de resina. Quedando expresado matemticamente
de la siguiente manera:
Resina Aninica.
La Resina de intercambio de Aniones desprende iones de hidrxido
(OH) u otros iones de cargas negativas en intercambio por los iones impuros
que estn presentes en el agua. Su capacidad til tpica es de 0,8 eq/L, esto es
con respecto a la cantidad de dureza que retiene en relacin al volumen de resina.
Quedando expresado matemticamente de la siguiente manera:
Estimados los volmenes de resinas, el dimensionamiento de la columna
de resinas se realiza de igual manera para cualquier tipo, mediante un criterio de
diseo de recipientes, el cual consiste en la siguiente relacin:
Asumiendo un dimetro de
A continuacin se presenta una tabla resumen del dimensionamiento bsico de las
columnas de intercambio inico:
Tabla 17.- Dimensin de las resinas de intercambio inico
Resina Tipo Volumen
(L)
Capacidad til
(eq/l)
Dimetro
(m)
Altura
(m)
Catinica Amberlite
xx
11,4 1,12
Aninica 16 0,80
2.5.1. Hojas de especificaciones de equipos de produccin de cido
Peractico.
REACTOR R-101.
COLUMNA DE DESTILACIN AZEOTROPICAC-101.
C-101
Caractersticas
Reaccin:
Tipo de reactor:
Tanque con agitacin contina
TAC.
Catalizador:
cido Sulfrico
0.2500 mol/L
Tiempo de Retencin (h): 0,987 RPM: 150
Dimetro: 1,13 m Altura: 1,7 m Volumen: 1,71 m3
Observaciones: La reaccin ocurre bajo temperatura y presin
atmosfrica, los coeficientes estequiometricos son 1 a 1. La
reaccin es exotrmica y ocurre en la presencia de un catalizador
de acido sulfrico con una conversin del 10%.
Caractersticas de la Columna.
Numero de Etapas tericas: 20 Etapa de Alimentacin: 10
Relacin de Reflujo: 5 Cada de Presin (Psi):
1
Tipo de Condensador: Total Temperatura (C):
Energa en el Calderin (KW):
1450
Energa en el condensador (KW):
1357
Tipo de Relleno:
Intalox Saddles
Material de relleno:
Cermica
Altura de relleno (m):
0,80
Dimetro de la columna (m):
0,762
Altura de la columna (m):
16
Observaciones: En esta columna ocurre una destilacin
multicomponente azeotropica, entre agua, perxido de hidrogeno, acido
actico y acido peractico. El agua forma azeotropo con los cidos, por
lo cual se introduce por el tope de la columna una corriente de solvente
MTBE, soluble con el agua para romper el azeotropo y permitir la
separacin. En esta seccin solo se separa el agua de los cidos.
SEPARADOR BIFASICO. V-101
V-101
BOMBA CENTRIFUGA. P-101
P-101
Caractersticas.
Liquido Ligero: MTBE
(Metilterbitileter)
Liquido pesado:
Agua
Volumen del
Tanque (m3):
2,52
Volumen del
liquido Ligero
(m3):
0,270
Volumen del lquido
pesado (m3):
1,62
Presin (atm): 1,48 Temperatura (C): 76,12
Tiempo de Retencin (min): 20
Dimetro (m): 1 Longitud (m): 4
Observaciones: En el separador Bifsico se recupera el
solvente MTBE para ser recirculado a la columna C-101, as
como tambin se descompone todo el perxido de Hidrogeno
y sale en forma de vapor por medio de una vlvula de Purga.
Caractersticas
Flujo (Kg/h):
1402
Presin (atm): Temperatura (C):
Potencia:
HP
Altura de Bombeo:
3 m
RPM: 1750
Observaciones: Eficiencia:
20%
Material:
COLUMNA DE DESTILACIN C-102.
C-102
Caractersticas de la Columna.
Numero de Etapas tericas: 55 Etapa de Alimentacin: 30
Relacin de Reflujo: 7 Cada de Presin (Psi):
1,5
Tipo de Condensador: Total Temperatura (C):
(117,6 - 130,9)
Energa en el Calderin (KW):
1,019e+004
Energa en el condensador (KW):
1,020e+004
Tipo de Relleno:
Sper Intalox
Material de relleno:
Cermica
Altura de relleno:
0,89
Dimetro de la columna:
2,134
Altura de la columna:
48,9
Observaciones: En esta columna se separa el cido peractico del
cido actico, para obtener una composicin de 94% en cido actico
como producto final por el fondo de la columna, por el tope se
obtiene cido actico al 97% el cual es recirculado para el reactor R-
101. Es una destilacin binaria.
2.5.2. Hojas de especificaciones de equipos de produccin de Desinfectante
Biodegradable.
Mezclador MD-201.
MD-201
Bomba centrifuga P-201.
P-201
Caractersticas.
Flujo msico: 2000 Kg/d Flujo Molar: 111 Kgmol/h
Dimetro: 1,2 m Altura: 2,4m Volumen: 2,7 m3
Tipo de Agitador: Turbina tres palas inclinadas Potencia: 94, 5 W
Observaciones: En este equipo ocurre la homogenizacin
de todas las sustancias para la obtencin del desinfectante.
Material:
Plstico.
Caractersticas
Flujo:231,75 Kg/h Presin: 2 atm Temperatura: 25 C
Potencia: 2 HP Altura de Bombeo: 15 m RPM: 3450
Observaciones: Eficiencia: 30 % Material:
Filtro de lecho profundo FIL-201
FIL-201
Intercambio Inico.
C-201 Y C-202 A/B
Caractersticas
Flujo: 231,75 Kg/h Presin: 1 atm Temperatura: 25 C
Profundidad total del lecho: 2 m Espesor grava: 0,50 m
Espesor arena: 1,80 m Tamao efectivo: 1,0 mm
Observaciones: Equipo encargado de la Material:
Caractersticas.
Flujo msico: Kg/h Flujo Molar: Kgmol/h
Dimetro: m Altura: m Volumen: m3
Observaciones: En este equipo ocurre la
homogenizacin de los aromticos y emulsionantes.
Material:
Plstico
Mezclador MD-202.
MD-202
Tanque TK-201
TK-201
Estabilizantes
Tanque TK-202
TK-202
Colorante
Caractersticas.
Flujo msico: 40 Kg/d Flujo Molar: 2,13 Kgmol/h
Dimetro: 0,5 m Altura: 1,02 m Volumen: 0,2 m3
Tipo de Agitador: Turbina tres palas inclinadas Potencia: 1.2 W
Observaciones: En este equipo ocurre la
homogenizacin de los aromticos y emulsionantes.
Material:
Plstico
Caractersticas.
Flujo volumtrico: 0,00025 m3/h Altura: 2,72 m Volumen: 0,5 m
3
Dimetro: 0,5 m Material:
Observaciones:
Caractersticas.
Flujo volumtrico: 0,0005 m3/h Altura: 1,36 m Volumen: 1,1 m
3
Dimetro: 1 m Material:
Observaciones:
Tanque TK-203
TK-203
Emulsionantes
Tanque TK-204
TK-204
Aromticos
Caractersticas.
Flujo volumtrico: 0,0025 m3/h Altura: 3,02 m Volumen: 5,3 m
3
Dimetro: 1 m Material:
Observaciones:
Caractersticas.
Flujo volumtrico: 0,0025 m3/h Altura: 3,02 m Volumen: 5,3 m
3
Dimetro: 1 m Material:
Observaciones:
2.6. Identificacin de puntos de medicin y control de variables de proceso.
Variables y Parmetros para la produccin de cido Peractico.
Variables y Parmetros para la produccin de Desinfectante
Biodegradable.
Equipo Variable
independiente
Variable
Dependiente
Parmetros
Reactor
R-101
Tiempo (h) Temperatura
(C)
Columna
C-101
Tiempo (h)
Temperatura
(C)
Flujo (Kg/h)
Nivel del Lq
Presin
Dimensiones
Columna
C-102
Tiempo (h)
Temperatura
(C)
Flujo (Kg/h)
Nivel del Lq
Presin
Dimensiones
Separador
V-101
Tiempo (h) Flujo (Kg/h) Dimensiones
Equipo Variable
independiente
Variable
Dependiente
Parmetros
Columna
C-201 A/B
Tiempo (h) Nmero de
equivalentes
Delta de
Concentracin
Columna
C-202 A/B
Tiempo (h) Nmero de
equivalentes
Delta de
Concentracin
Mezclador
M-201
Tiempo (h) Velocidad de
rotacin
(RPM)
Dimensiones
Mezclador
M-202
Tiempo (h) Velocidad de
rotacin
(RPM)
Dimensiones
Tanque
TK-201,
202, 203 y
204
Tiempo (h)
Flujo (Kg/h)
Dimensiones
2.6.1. Puntos de medicin y control de variables de proceso para cido Peractico.
T
FT
P
L
F
P
F T
P
F
T
F
L
F P
06/11
B5
Dibujado
Aprobado
Escala
S/N
Ronald Suarez 06/11
Escala
S/N
Nombre Fecha
IUT - RC
Produccin de cido Peractico
Bracho Beatriz
Conde Maglenys
Reposicin
cido Actico
Perxido de
Hidrgeno
E-102
E-101
E-104
E-103
P-101
gua
R-101
Reactor
V= 1,71 m3
d= 1,5 m
h= 2 m
RPM= 150
1
C-101
Columna de Destilacin
d= 0,76 m
h= 16 m
Etapas tericas= 20
C-102
Columna de Destilacin
d= 2,5 m
h= 49 m
Etapas tericas= 55
V-103
Separador de Tres Fases
V= 3 m3
L= 4 m
d= 1 m
Reposicin
Solvente
2
4
5
6
7
8
9 10
12
C-102C-101
V-101
11
cido Actico
Perxido de
Hidrgeno
3
13
R-101
E-105
TK-101
cido
Peractico
Aprobado
L
TK-101
Tanque de
Almacenamiento
2.6.2. Puntos de medicin y control de variables de proceso para desinfectante biodegradable.
F
F
P
F
F
06/11
B5
Dibujado
Aprobado
Escala
S/N
Ronald Suarez 06/11
Escala
S/N
Nombre Fecha
IUT - RC
Produccin de desinfectante biodegradable
Bracho Beatriz
Conde Maglenys
M-201
V-202
FIL-201
P-201
Agua
M-202
TK-204TK-202
Colorante
TK-203
Emulsionantes Aromticos
TK-201
Estabilizantes
V-201
V-204
V-203
V-205
cido
Peractico
2
1
4
6
87
9
10
11
12
Desinfectantecido
SulfricoHidrxido
De Sodio
5
3
C-201 A/BC-202 A/B
Aprobado
S
S
F
F
FIL-201
Filtro de Lecho Profundo
M-201
Mezclador
d= 1,2m
h=2,5m
RPM= 150
M-202
Mezclador
d= 0,5m
h=1,5m
RPM= 150
C-201 A/B y C-202 A/B
Sistema de Intercambio Inico
Vaninica=16 m3
Vcatinica= 12 m3
TK-201
Tanque de
Almacenamiento
V= 0,5m3
d= 0,5m
h=3m
TK-202
Tanque de
Almacenamiento
V= 1,1m3