informe praxair-mileidy severiche

I.-INFORMACION GENERAL DE LA PLANTA.

1.1.-Introducción.

La empresa “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE GAS CARBONICO”, es una empresa

industrial dedicada a la producción y comercialización de “GAS CARBONICO LICUADO

Y HIELO SECO”, realiza un proceso continuo en la elaboración de gas carbónico

licuado, comprende tres turnos de trabajo de 8 horas cada turno

Tiene una capacidad de producción de 10.8 tonelada/día con una calidad reconocida

en el mercado boliviano, cuenta con una superficie de 2500 m2 perfectamente

distribuidos entre las áreas del proceso de producción.

1.2.-Antecedentes.

La empresa que es hoy “PRAXAIR S.R.L” surge como “HIELO SECO” S.R.L. en el

año 1999 con solo una unidad de producción de Gas Carbónico Industrial y hielo

seco, al pasar el tiempo la empresa fue aceptada en la población donde repercutió en

la necesidad de satisfacer la demanda insatisfecha y ampliar así la planta con una

nueva unidad de producción

La unidad I en producción tiene 13 años y ambas unidades ya tienen 3 años en la

elaboración de Gas Carbónico Licuado y hielo seco.

La primera empresa elaboradora Gas Carbónico Licuado en Bolivia se encuentra en

la ciudad de la Paz, una planta de la misma línea “PRODUCCION DE CO2 LIQUIDO”

planta CBU – 500 ubicada en el alto - Bolivia con una producción de 12 tonelada/ día

Los procesos que intervienen en la elaboración del gas carbónico en la planta de

“PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE GAS CARBONICO”, se describen de la siguiente

manera en seis etapas:

Generación de los gases de combustión Sistema de separación del c o2, de los demás gases de combustión, absorción y fraccionador.

PRAXAIR S.R.LPágina 1

Purificación del gas carbónico.Compresión y secado.Licuado del gas carbónico.Sistema de enfriamiento de agua.

Actualmente cubriendo con esto a gran parte de la demanda del departamento de Santa Cruz de la Sierra e incluso sus provincias.La empresa cubre también departamentos de Bolivia en fábricas como:

Gaseosas: Embotelladoras Bolivianas Unidas Sociedad Anónima “EMBOL S.A”, “La Embotelladora de refrescos internacionales POP”, Mendocina, “NUDELPA”, “ YPFB REFINACION” y otras.

“PRAXAIR S.R.L ”cuenta con producción a nivel nacional y Sudamérica siendo la matriz de Sudamérica Brasil(matriz).

En la actualidad “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE GAS CARBONICO”, demuestra

una excelente calidad del producto ya que se encuentra certificada con la siguientes

normas: ISO – 9001, ISO – 14001, ISO – 18001 y en proceso de certificación con la

norma ISO – 22000 ya que cumple con la exigencias que exige el cliente en el

mercado Boliviano.

La empresa “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE GAS CARBONICO”, sigue los pasos de

la empresa que se encuentra en Brasil ya que ahí se encuentra la central de las

empresas que son pertenecientes al grupo PRAXAIR SRL, cuenta con producción a

nivel internacional como: Brasil, Chile, Perú, México y otros países.

1.3.-Localizacion de la planta.

1.3.1.-Nombre o razón social.

La empresa a ser estudiada tiene como razón social “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN

DE GAS CARBONICO” y es perteneciente al grupo PRAXAIR SRL.

1.3.2.-Ubicación.


La empresa “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE GAS CARBONICO”, está ubicada en en el Mz. 27 Parque Industrial ,detrás del Hipermaxi 4º anillo Paragua .de la ciudad de

Santa Cruz de la Sierra .

Figura 1.1 “Plano de Ubicación” Fuente: Google earth

1.3.3.-Superficie de asentamiento.

La empresa “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE GAS CARBONICO”, tiene una

superficie de asentamiento de 2500 m2, perfectamente distribuidos entre las áreas del

proceso de producción.

1.3.4.-Descripcion de la planta.

La empresa “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE GAS CARBONICO”, tiene una

infraestructura adecuada y es una de las mejores en el mercado boliviano,

demostrando comodidad limpieza e higiene en cada área y sección que corresponde al

tipo de industria de gases industriales. Las diferentes áreas se encuentran distribuidas

de las siguientes maneras:

Área de recepción de materia prima

Área de almacenamiento de materia prima e insumos.

Área de proceso.

Área de almacenamiento de producto terminado.

Área de laboratorio de control de calidad.

Área de oficinas administrativas.

PLANTA DE HIELO SECO


Área de servicios higiénicos.

Área de mantenimiento.

Área de seguridad industrial.

1.3.5.-Capacidad instalada.

La planta cuenta con dos unidades de producción, la unidad generadora I y II, ambas

unidades se unen para formar “GAS CARBONICO LICUADO”.

Cuadro1.-Producción de gas carbónico licuado en la planta.

UNIDAD PRODUCTO CANTIDADENVASE Y MATERIAL

CAP. DE LOS CILINDROS

Ton / día

Kg / día

Kg / hora

Unidad generadora

I ^ II

gas carbónico licuado

10.8 10800 450Cilindros de

acero inoxidable

9 Kg20 Kg25 Kg30 Kg

Fuente: elaboración propia en base a la producción de gas carbónico licuado.La planta cuenta con una máxima capacidad de producción de 450 Kg de gas

carbónico / hora pero en la actualidad solo desarrolla el 80% de la capacidad instalada

produciendo 360 kg de gas carbónico/hora.

1.3.6.-Presentación del producto.

La empresa “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE GAS CARBONICO”, realiza el

envasado en cilindros de diferentes tamaños

.

Figura 1.2.-Cilindro envasado de co2 licuado.

1.3.7.-Características del producto.


1.3.7.1.-Identificación del producto1.3.7.2.-Descripcion del producto.

El dióxido de carbono, es un compuesto de carbono y oxigeno en proporción en peso

de 27.3% de carbono y 72.7% de oxigeno. A temperatura y presión normal esta en

forma gaseosa. Es incoloro, inodoro y ligeramente acido. No es inflamable, ni toxico

en pequeñas proporciones, es un 53% más pesado que el aire, normalmente es

considerado como un gas inerte y se le da un uso como atmosfera inerte en procesos

de soldaduras y reacciones químicas. También es utilizado a nivel hospitalario en

criocirugía y congelamiento de tejidos y muestras. A temperaturas y presiones bajas

pasa a estado sólido (hielo seco), el dióxido de carbono es envasado como gas

licuado, en estado liquido, en cilindros de alta presión y también en tanques

criogénicos de gran capacidad.

1.3.7.3.-Identificación de riesgos.

Cuadro1.1.- Síntomas de exposición y Concentración de CO2.

Descripción Síntomas de exposición.- El dióxido de carbono a una concentración mayor

a 1.5% puede producir hiperventilación, dolor de cabeza, disturbios visuales, temblor, pérdida de conciencia y muerte.

Concentración de CO2. Síntomas 1% incrementa el ritmo de la respiración. (3 - 6)% dolor de cabeza, sudor, disnea.

(6 - 10)% dolor de cabeza, sudor, temblor, disturbios visuales.

Mayor al 10% inconsciencia.Asfixiante y un poderoso vasodilatador cerebral. Si la concentración de dióxido de carbono alcanza el 10% o mas, causa sofocación en minutos. A concentraciones más bajas dióxido de carbono puede causar nausea, mareo, sudor, dolor de cabeza, confusión mental, aumento de la presión sanguínea, respiración agitada, palpitaciones al corazón, respiración dificultosa, disturbios visuales y temblores. Las concentraciones altas resultan en narcosis y muerte.

El dióxido de carbono líquido congela los tejidos y ocasiona quemaduras c.s.


1.3.7.4.-Propiedades toxicológicas.- Datos de toxicidad:El dióxido de carbono es un gas asfixiante, el cual tiene efectos fisiológicos en humanos a concentraciones altas. También puede causar narcosis. Los siguientes datos toxicológicos están disponibles para dióxido de carbono. LCLo (inhalación, humano) = 9 pph/5 minutos LCLo (inhalación, mamífero) = 90000 ppm/5 minutos TCLo (inhalación, rata) = 6 pph/24 horas; efectos reproductivos y teratogenicos.

En humanos se presentan los siguientes síntomas :

Concentración Síntomas de exposición 1% Dióxido de carbono: Aumenta ligeramente la respiración. 2% Dióxido de carbono: El ritmo respiratorio aumenta el 50%. Exposición por largo

3% Dióxido de carbono: La respiración se aumenta dos veces más del ritmo normal y se vuelve trabajosa. Leves efectos narcóticos. Deteriora el oído, dolor de cabeza, aumenta la presión sanguínea y el ritmo del pulso. 4 - 5% Dióxido de carbono: La respiración se aumenta cuatro veces más del ritmo normal, se presentan evidentes síntomas de intoxicación y se puede sentir una ligera sensación de ahogo. 5-10% Dióxido de carbono: Notable y fuerte olor característico, respiración muy trabajosa, dolor de cabeza, disturbio visual y zumbido en los oídos. Afecta el sentido común, seguido en pocos minutos con la perdida del conocimiento. 50-100% Dióxido de carbono: Arriba del nivel de 10%, pérdida del conocimiento ocurre rápidamente. Exposición a altas concentraciones por largo tiempo, resultará en muerte por asfixia. Capacidad irritante del material: Producto no irritante Sensitación a materiales: El producto no causa sensitización en humanos Efectos al sistema reproductivo Habilidad mutable: No aplicable Mutagenicidad: Ningún efecto mutagénico ha sido descrito para dióxido de carbono. Embriotoxicidad: Ningún efecto embriotóxico ha sido descrito para dióxido de carbono. Teratogenicidad: Ningún efecto teratogénico ha sido descrito para dióxido de carbono en Estudios clínicos en animales pruebas expuestos a concentraciones altas de dióxido de carbono indican efectos teratogénico. Toxicidad Reproductiva: Ningún efecto de toxicidad reproductiva ha sido descrito para dióxido de carbono en humanos. Estudios clínicos en animales pruebas expuesto a altas concentraciones de dióxido de carbono indican efectos reproductivos

1.3.7.5.-Primeros auxilios.- Las personas que presenten efectos tóxicos por la

exposición al dióxido de carbono deben ser trasladadas a áreas con atmosfera normal.


Puede ser necesario el uso de equipos autónomos de respiración para prevenir la

exposición toxica o la asfixia del personal de rescate, si la víctima no está

respondiendo es necesario la aplicación de respiración asistida y oxigeno.

Los tejidos congelados deben ser empapados o irrigados con agua tibia, no use agua

caliente, las quemaduras criogénicas que produzcan ampollas o congelamiento severo

de los tejidos deben ser tratados por un médico.

1.3.7.6.-Propiedades físicas.

Cuadro1.2.- Propiedades físicas del dióxido de carbono.Descripción

Peso molecular: o 44.01 g/mol.

Densidad del gas: a 70ºF (21.1 ºC) y una atm: o 1.833 kg/m3 (0.1144

lb/pie3).

Presión de vapor: a 70ºF (21.1 ºC), Presión de vapor: a 32ºF (0 ºC), Presión de vapor: a -109.3ºF (-78.5 ºC),

o 5778 kpa (838 psig).

o 3385 kpa (491 psig).

o 0 kpa (0 psig).

Gravedad especifica del gas: a 70ºF (21.1 ºC) y una atm:

Gravedad especifica del gas: a 32ºF (0 ºC) y una atm:

o 1.522

o 1.524

Volumen especifico del gas: a 70ºF (21.1 ºC) y una atm:

Volumen especifico del gas: a 32ºF (0 ºC), y una atm:

o 0.5457 m3/kg (8.741

pie3/lb).

o 0.5059 m3/kg (8.104

pie3/lb).

Densidad del liquido saturado: a 32ºF (0 ºC), Densidad del liquido saturado: a 70ºF (21.1 ºC), Densidad del liquido saturado: a -69.9ºF (-56.6

ºC),

o 762 kg/m3 (47.6 lb/pie3).

o 929 kg/m3 (58.0 lb/pie3).

o 1177 kg/m3 (73.5 lb/pie3).

Temperatura de sublimación a 1 atm: o -78.5 ºC (-109.3 ºF).

Temperatura critica: Presión critica: Densidad critica:

o 31.1 ºC (87.9ºF).

o 7382 kpa abs (1070.6 psia).

o 468 kg/m3 (29.2 lb/pie3).

Punto triple: o -56.6 ºC a 416 kpa, (-69.9 ºF a 60.4 psig).


1.3.7.7.-Almacenamiento y Envasado.

Los contenedores de dióxido de carbono líquido y gaseoso deben almacenarse en

áreas bien ventiladas. Almacenar los cilindros siempre en posición vertical con la

válvula hacia arriba. Para transportar cilindros a nivel del piso se deben rodar de uno

en uno por la base, no se deben arrastrar ni deslizar. No almacenar los cilindros en

área de tráfico para prevenir daños a los mismos por golpes o caídas accidentales, los

cilindros llenos deben almacenarse separadamente de los cilindros vacios. Evitar la

exposición de los cilindros en áreas donde estén presentes sales y otros químicos

corrosivos, así como colocarlos sobre superficies húmedas, de lo contrario estarán

sometidos a un proceso de corrosión.

1.3.7.7.1.-Envasado.- El dióxido de carbono se envasa como gas licuado a alta

presión en cilindros de capacidad de 9, 20,25 y 30 kg normalmente que cumplen con

las especificaciones DOT.

1.3.7.8.-Identificacion de riesgos del dióxido de carbono líquido y gaseoso

Según el sistema estandarizado para la identificación de riesgos que establece el

código NFPA-704 (National Fire Protection Association, E.E.U.U).

Figura 1.3.-Identificación de riesgos del dióxido de carbono líquido y gaseoso.

1.3.8.-Organización – Organigrama.


El siguiente diagrama describe la estructura de organización en la planta de

producción de gas carbónico licuado.

Figura 1.4.-Diagrama de la Organización – Organigrama de la planta.

II: IDENTIFACION Y DESCRIPCION DE LOS SERVICIOS AUXILIARES.

2.1. Servicio de agua y tratamiento de agua.

El proceso de tratamiento de agua tiene como objetivo remover o reducir a un nivel

aceptable las impurezas contenidas en el agua empleada en la elaboración del gas

carbónico licuado, cuando no se realiza un verdadero control del tratamiento de agua

los daños que ocasiona son considerables como:

Taponamiento en las líneas del proceso de producción.

Bajo intercambio de calor en los equipos de enfriamiento.

Disminución del rendimiento del rendimiento de los equipos.

Aumento en el consumo de energía.

GERENTE DE PROD. BOLIVIA

PABLO TARZIZO

GERENTE DE PROD. CO2 EN S.C PRAXAIR

GONZALO GONZALES

ENC. DE MANT Y SEG.IND.

DANIEL VALVERDE

RESP. DE C.CJORGE VACA DIEZ

OPERADORES DE PRODUCCION

CORD.MEDIO AMB.WALDO CHOQUE

CORD. DE MANT. OSCAR VASQUEZ

CORD. DE SEG.OMAR LAURA

CORD. DE MANT.FRANSIS TARQUI

GERENTE GENERALHANS DORN


Debido a todos esos factores señalados anteriormente, disminuye la producción de

gas carbónico licuado.

El agua utilizada en la planta de “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE GAS

CARBONICO”, proviene de un pozo propio de 80 metros de profundidad, el agua de

pozo pasa por un proceso de purificación con el objetivo de llegar a obtener agua

blanda para uso en el proceso de producción.

El sistema de tratamiento de agua consta básicamente de un:

Filtro de arena

Tanque de almacenamiento de agua dura

Ablandadores

Piscina principal de agua blanda

2.1.1. Filtro de arena.

El filtro de arena tiene la función de atrapar las partículas solidas que puedan ser

arrastrados en la etapa de succión.

En el interior se encuentra el lecho formado por 5 o 6 capas de grava de distinta

granulometría (tamaño), en la parte superior se deja una zona libre para permitir que

se expanda la arena cuando se efectúan los retro lavados.


Figura 2.-Filtro de arena.

2.1.2. Tanque de almacenamiento de agua dura.

El tanque de agua dura tiene la función de almacenar el agua que es bombeada por

medio de una bomba sumergible de 3.5 HP, pasando por el filtro arena. El volumen

de llenado se realiza por medio automático, ya que dentro del tanque se encuentra un

flotador que regula el nivel de agua que se almacena para transportarse hacia los

ablandadores.

.

Figura 2.1.-Tanque de almac. de agua dura

2.1.3. Ablandadores.

Del tanque almacenamiento el agua dura se transporta por medio de una bomba de

3.5 HP la cual incrementa la presión hasta 3.5 Bar, de esa manera se transporta a las

columnas de los ablandadores (intercambiador iónico de zeolita).

En la fabrica existen 2 ablandadores de zeolita A-1 y A-2, que trabajan

alternadamente, con una capacidad de 3500 galones de agua por cada 2.5 horas y

cuenta con un tanque para la solución de salmuera (NaCl) para el regenerado de la

misma, al pasar el agua a través del lecho de zeolita realiza un intercambio catiónico,

reteniendo los cationes de calcio y magnesio y cediendo una cantidad equivalente de

sodio.

La zeolita tiene la propiedad de remover el calcio, magnesio y sodio de las aguas.


La dureza, indica la concentración de iones, calcio y magnesio presentes en

el agua, la dureza en la que se debe trabajar debe estar en un rango de:

0 ppm ≤ DUREZA DEL AGUA ≤50 ppm

Las reacciones de ablandamientos son:

Na2 Z+¿zeolita decarbonato de Zeolitade carbonato desodio calciocalcio sodio

Na2 Z+¿

zeolita decarbonato de Zeolitade carbonato desodiomagnesio magnesio sodio

La regeneración, se realiza cada 3.5 horas, el ablandador hace el cambio

automático por medio del cabezal de control y de esa manera empieza la

regeneración, esta se consigue devolviéndole su catión sodio mediante la adición

de cloruro de sodio (salmuera), el cual se hace en sentido contrario al flujo de

entrada al tanque, se pasa salmuera de abajo para arriba.

Los iones de sodios de la salmuera son intercambiados con la zeolita, la cual se

encontrara nuevamente lista para ablandar el agua.

Las reacciones químicas en la regeneración son:

CaZ+2 NaCl ←→

Na2 Z+CaCl2

zeolita decloruro de Zeolitade clorurodecalcio sodio sodio calcio

MgZ+2 NaCl ←→

Na2 Z+MgCl2

zeolita decloruro de Zeolitade clorurodemagnesio sodio sodio magnesio


Figura 2.2.- Ablandadores (interc. iónico de zeolita).2.1.4.-Piscina principal de agua blanda.

La Piscina principal tiene un largo de 6.40 m, ancho de 4.25 m y de profundidad de

1.94 m dando una capacidad de 52.768 m3 equivalente a 52768 litros, es la encargada

de almacenar el agua blanda para suministrar a las diferentes áreas del proceso como:

Tanque de almacenamiento de MEA (Monoetanolamina).

Torre de lavado.

Intercambiador de calor de MEA(calentador de mea rica)

Enfriador de placas de gas carbónico.

Chiller (enfriador de gas carbónico).

PISCINA PRINCIPAL


Figura 2.3.- Piscina principal (agua blanda).

Lo mencionado en todos los puntos anteriores, desde la succión del agua de pozo

(agua dura) hasta llegar a la piscina principal de almacenamiento de agua blanda

se refleja en el siguiente grafico.

Figura 2.4.- Diagrama de elaboración de agua blanda.

2.2.-Agua para uso general.

El agua para uso general es distribuida del tanque de agua dura a los usos comunes

que se le da como los baños, lavamanos, duchas, etc. El agua para el consumo del

personal es agua de mesa la empresa que provee esta agua, es la empresa de “ Agua

de Mesa Sifón”.

2.3. Servicio de energía eléctrica.


El suministro de energía eléctrica es realizado por la Cooperativa Rural de

Electricidad “CRE”, contando con un tendido de alta tensión de 24.9 kilovatio

(24900 watt), la cual es transformada a otra de menor voltaje mediante un

transformador trifásico, esto debido a que varios equipos trabajan a voltajes entre

380 a 420 voltios, luego pasa por los medidores (Kilowatt/hora) y llega al tablero

principal de la sala eléctrica de donde es adecuadamente repartida para los

diversos equipos que operan en la planta.

La energía para la iluminación y los servicios eléctricos para la parte

administrativa es monofásica.

Figura 2.5.- Transformador Figura 2.6.- Distribuidor eléctrico Trifásico. (380voltio).

Por cuestiones de seguridad la planta cuenta con un tablero de control que tiene

por objeto la distribución y protección por sobre carga térmica donde se

especifica y se distribuye la energía.

2.4. Servicio de combustible.

El gas natural es inyectado por una Red de distribución de la empresa SERGAS a una presión de 145 psi o 10 bar y ésta presión es reducida a 23 mbar en la unidad I y 133 mbar en la unidad II , por medio de una válvula reguladora de presión.

G.N.C


Figura 2.7.- Gas natural a la entrada al caldero.

2.5.- Servicio de agua de refrigeración.

En la planta de Gas Carbónico Licuado, existen tres sistemas de refrigeración de agua

los cuales se detallan a continuación.

2.5.1.-Agua de refrigeración de la unidad Nº 1.

Este sistema empieza en la piscina principal donde el agua fría es succionada por una

bomba de 25 HP, por tuberías de 6 pulgadas con reducciones a 3 y 2 pulgadas por las

cuales el agua es distribuida para los diferentes equipos del sistema de refrigeración

que a continuación se describen:

1. Para las placas intercambiadoras de calor (calentador de mea rica) de MEA.

2. Para las placas intercambiadoras de calor (enfriador) de CO2 gaseoso.

3. Para la reposición de agua del condensador evaporativo del sistema de

refrigeración de NH3.

4. Para enfriar las culatas del compresor de NH3.

Finalmente toda el agua llega a la torre de enfriamiento TE-01 en la cual es enfriada y

es devuelta a la piscina Principal para realizar nuevamente el circuito de

refrigeración.


Figura 2.8.- Diagrama de flujo del sistema de refrigeración de la Unidad Nº1.

2.5.2.-Agua de refrigeración de la Unidad Nº 2.

Este sistema también empieza en la piscina principal de donde el agua es succionada

por otra bomba de 25 HP, por tuberías de 6 pulgadas de las cuales el agua es repartida

para los diferentes equipos del sistema, como se describe a continuación:

1. Para enfriar el compresor de CO2.

2. Para las placas intercambiadoras de calor de MEA (Monoetanolamina).

3. Para los dos intercambiadores de calor de Tubo y Coraza (enfriadores).

4. Para reposición de agua de la torre Delta.

5. Para enfriar el escudo de la llama del caldero Nº2.

Finalmente toda el agua caliente llega hasta la torre principal TE-02 en donde se

enfría el agua y se devuelve a la piscina principal de donde vuelve a realizar el mismo

circuito de enfriamiento.


Figura 2.9.- Diagrama de flujo del sistema de refrigeración de la Unidad Nº2.

2.5.3.-Agua de refrigeración para las torres de lavado de gases de combustión.

Este sistema de refrigeración de agua tiene como objetivo principal el lavado y

enfriado de los gases de combustión de las dos Unidades Generadoras.

El sistema se divide en dos partes de la siguiente manera:

2.5.3.1.- Lavado y enfriado de los gases de combustión en la unidad Nº1.

Este circuito empieza con la succión del agua fría de la torre TE-01 por una bomba

pequeña de 5 HP, la cual lleva el agua hacia la torre de lavado de gas de la UG1 en

contra corriente de los gases de combustión ,luego el agua sale de la torre a la piscina

de agua caliente de donde es succionada por otra bomba de tres etapas de 5 HP, la

cual la lleva finalmente a la torre de enfriamiento CT-01 donde es enfriada y vuelve a

realizar nuevamente el mismo circuito.

2.5.3.2.- Lavado y enfriado de los gases de combustión en la unidad Nº2.

Este circuito es el mismo de la UG1 solo que este caso se utiliza la torre Delta y las

dos bombas son de 5 Hp y son centrifugas.


Figura 2.10.- Diagrama de flujo del sistema de refrigeración para las torres de lavado de gases de

combustión de ambas unidades.

III: IDENTIFICACION Y DESCRIPCION DE LABORATORIO.

3.1.- Laboratorio de control de calidad.

El laboratorio de Control de Calidad esta especialmente equipado para realizar

diferentes análisis con relación a el proceso de elaboración CO2 licuado, desde el

inicio hasta el producto final, atribuyendo de esta manera a mantener una excelente

calidad del proceso y del producto final.

Además cuenta con equipos que ayudan a reducir casi en su totalidad el peligro

constante de asfixia que existe en este recinto (Extractores de aire y el medidor de

oxigeno) ya que en la mayoría de los análisis se utiliza el CO2 en estado liquido y

gaseoso, pudiendo este desplazar fácilmente al Oxigeno.


Para tener un control verdadero no es suficiente con solo hacer el trabajo y los

análisis, sino que los resultados obtenidos deben registrarse en planilla y la ves un

archivo en la computadora para ser usados más tarde como una guía para la

operación apropiada de la planta y para las exigencias del cliente.

Los análisis que sigue la planta de Gas Carbónico Licuado, dentro del laboratorio de

control de calidad se detallan en el siguiente cuadro.

Cuadro 3.- análisis de gas carbónico realizado en laboratorio de la planta.

ANALISIS FRECUENCIA DESCRIPCION NORMA TECNICA

Combustión Cada turno Producto CO2 WM-ME-4514-4515

Análisis de % de MEA(alcalinidad)

Cada turno Solución MEA WM-ME-4520

Pureza Cada turno Producto CO2 WM-ME-4506

Humedad (Determinación. del punto de rocío)

Cada turno Producto CO2 WM-ME-4518

Olor y sabor Cada turno Producto CO2 WM-ME-4513

Densidad Cada turno Solución MEA Parámetros

PH Cada turno Solución MEA Parámetros

Hidrocarburos aromáticos Cada mes Producto CO2 WM-ME-

Hidrocarburos volatiles Cada mes Producto CO2 WM-ME-

Acetaldehido (HCHO) Cada mes Gases de combustión WM-ME-

Azufre total (S) Cada mes Gases de combustión WM-ME-

Análisis de agua Cada turno Agua dura y blanda WM-ME-

Fuente: elaboración propia en base al manual de operaciones y normas técnicas de la empresa. 3.2.- Análisis de rutina.

En el laboratorio de control de calidad cada operario de turno, es encargado de

realizar los diferentes análisis y registrarlo en planilla para mantener un control del

producto terminado.

3.2.1.- Análisis de combustión.


Objetivo: determinar los gases de combustión a partir de la corriente gaseosa

proveniente del caldero, a fin de posibilitar un ajuste en la alimentación adecuada

en la formación de la combustión.

Fundamento teórico:

Combustión, es la combinación química violenta del oxigeno (o comburente), con determinados cuerpos llamados combustibles, que se produce con notable desprendimiento de calor.

Para que se produzca la combustión, deben cumplirse tres condiciones que son:

1) Debe haber combinación química, los productos finales una vez producida la combustión debe ser químicamente distintos a los productos iníciales.

2) La combinación química debe producirse violenta e instantáneamente.

3) Debe haber un desprendimiento de calor, se debe liberar cierta cantidad de calor.

Materiales:

TESTO 327-2, analizador de los gases de combustión.

Procedimientos:

Para determinar los gases de combustión a la salida del caldero se sigue los

siguientes pasos.

Encender el equipo y elegir la opción de gas natural para tener un adecuado

resultado.

Dirigirse al lugar de operación del caldero para tomar la medición.

Introducir la punta del analizador, esperar un tiempo hasta que deje de

parpadear el los porcentajes de medición.

Lecturar los porcentajes de los gases de combustión.

Al apagar el equipo realiza su propia limpieza de datos medidos.


Resultados obtenidos:

Cuadro 3.1.- Detalle de los resultados obtenidos del análisis de combustión.

ANÁLISIS UNID. GENERAD

ORA

EQUIPO DETALLE CONCLUSIÓN

Combustión

Unidad Nº1

TESTO 327-2

%O2 1.2 Buen suministro de aire para la combustión.

%CO 11.4 Hay una cantidad mínima de formación de hollín.

%CO2 11.45 Buena producción de gas carbónico.

Unidad Nº2TESTO 327-2

%O2 0.1 Buen suministro de aire para la combustión.

%CO 60 Hay una cantidad considerable de formación de hollín.

%CO2 11.94 Buena producción de gas carbónico.

Parámetros teóricos

%CO2 = 10.5 – 11.5%O2 = 0 – 1

Fuente: elaboración propia en base a mediciones de combustión realizadas.

3.2.2.- Análisis del porcentaje de MEA (alcalinidad).

Objetivo: determinar la alcalinidad de la solución de MEA (monoetanolamina).

Fundamento:

La MEA (monoetanolamina), es un compuesto orgánico, usado en la industria,

para la remoción de CO2, gracias a su capacidad de reaccionar con este gas por

medio de su grupo amino.

Su fórmula: HOCH2CH2NH2.

La MEA en el proceso de producción de gas carbónico licuado, es un

aditamento (que se añade) que sirve para la absorción de co2 en la torre

absorbedora por medio de los gases de combustión.

La alcalinidad o él porcentaje de MEA (monoetanolamina), me expresa la

relación (v/v) ósea litros de lejía que contiene la MEA por cada 100 litros del

disolvente (agua) y además se realiza para saber la dosificación de mea que se

debe adicionar a cada unidad de acuerdo al parámetro del manual de

operaciones.


Materiales:

Bureta de titulación.

3 erlenmeyer de 250 ml.

Probeta graduada de 1000 ml.

Pera succionadora

Pipetas volumétricas de 1 ml.

Probeta graduada de 100 ml.

Piseta con agua destilada.

Reactivos:

Solución de acido clorhídrico (HCL) 0.1N

Indicador, rojo de metilo.

Procedimientos:

Para determinar la alcalinidad de la solución MEA se sigue los siguientes

pasos.

Sacar muestra de MEA RICA en la probeta de 1000 ml, de los tubos de las

bombas por donde circula la MEA RICA en la unidad 1 y MEA RICA Y MEA

POBRE en la unidad regeneradora 2.

Agregar 100 ml de agua destilada a cada erlenmeyer.

Adicionar 1 ml de MEA RICA a cada erlenmeyer de la muestra.

Agregar de 1 a 3 gotas de rojo de metilo (cambio a color amarillo ) a cada

erlenmeyer de la muestra.

Agregar a la bureta de titulación acido clorhídrico 0.1N.

Empezar la titulación con la solución de HCL 0.1 N, el primer cambio se noto a los 29,2 ml (cambio de color amarillo claro naranja claro) y dejo de cambiar de color totalmente adicionándole 2 ml más, eso ocurre en las 3 muestras.


Figura 3.1.- Primer viraje o Figura 3.2.- color cambio de color. terminado.

Resultados obtenidos: Para determinar el % MEA RICA se debe sacar la media de los 2 volúmenes

gastados de la titulación de acuerdo a la siguiente formula.

VOLprom=V 1 exp−gastado+V 2 exp−gastado

2

% MEA RICA=VOLprom∗F(0.611)

Donde: VOLprom = volumen promedio

F = factor de corrección (0.611 milieq- gMEA * normalidad de solución de HCL * 100)

Cuadro 3.2.- detalle de los resultados obtenidos del análisis del % MEA RICA.

Análisis Unid. Genera

d

Muestra

Detalle % MEA RICA

Parámetros Teóricos

Conclusión

% MEA

(Alcalinidad)

Unidad Nº1

MEA RICA

V1=29.2m

lVprom=

30.65ml

%MR=18.72 Menor =

13%

Intern=15.5%

mayor= 18%

En las dos unidades los parámetros están dentro de lo normal.

V2=32,1m

l

Unidad MEA RICA

V1=22,8m

lVprom= %MR=14.

36


Nº2 23.5mlV2=24.2m

l

MEA POBRE

V1=22.2m

lVprom=

22.9ml

%MR=13.99

V2=23.6m

l

3.2.2.1.- Preparación de la solución del acido clorhídrico (HCL).

Objetivo: Preparar la solución de acido clorhídrico a 0.1 N con el fin de darle uso

en el análisis del % MEA RICA (alcalinidad).

Partida de preparación:

Se necesita preparar 1000 ml de acido clorhídrico (HCL), al 37%(m/m) en peso

con una concentración de 0.1 N y una densidad de la solución de 1.19 kg/l.

Datos de partida:

Vfinal-prep = Vfinal = 1000 ml 37%(m/m)

P = 37%(m/m) = 37 g HCL / 100 g sol.

Cf = 0.1 N y d = 1.19 kg/l = 1190 g sol / l sol.

Me pide: Vinicial = ?

Por formula: V inicial∗C inicial=V final∗C final

V inicial=V final∗C final

C inicial

………………ec 1

Calculo de la Cinicial.

Peq=PMX

donde: PM = peso molecular…………… PMHCL = 36.5 g/mol

x= nro. de cargas (+) o (-)


Peq=36.5

1=36.5

g HCLeqHCL

Por relación se tiene:

37 g HCL100 gsol

∗1190 g sol

l sol∗1 eq HCL

36.5g HCL=12.06

eq HCLl sol

=Cinicial

Calculo de la Vinicial

V inicial=1000∗0.1

12.06=8.2919 ml

V inicial=8.3 ml HCL

Conclusión: Los 8.3 ml es el volumen que se debe usar para preparar la solución de

HCL para el análisis de la MEA RICA.

3.2.2.1.1.- Detalle de los pasos que se debe seguir para la preparación de la

solución del acido clorhídrico (HCL).

Materiales:

Balón aforado de 1000 ml.

Tapón del balón aforado.



Pizeta con agua destilada.

Reactivos:

Acido clorhídrico (HCL) al 37% en peso

procedimientos:


Agregar aprox. la mitad de agua destilada al balón aforado.

medir con precaución con una pipeta los 8.3 ml de Acido clorhídrico (HCL) y

agrego al balón aforado.

Tapar con el tapón el balón aforado y empezar a agitar la mescla por lo menos

durante 1 minutos.

Agregar agua destilada nuevamente, hasta la línea de enrazado del balón aforado.

Hacer que el menisco de agua destilada agregada quede en la línea de enrazado

del balón aforado.

Tapar nuevamente con el tapón el balón aforado y empezar a agitar la mescla (la

forma de agitado también tiene que quedar boca abajo el balón aforado), por lo

menos el agitado debe durar 3 minutos, de esa manera la solución ya estará lista

para ser usada.

3.2.3.- Análisis de la pureza.

Objetivo: determinar la pureza del gas carbónico presente en la muestra de CO2

licuado o condensado.

Fundamento:

La pureza de un reactivo: Es la cantidad de sustancia (reactivo), contenida en ese universo (muestra).

PUREZA(%)=X partes sustancia (reactico)

100 partes de la muestra

El rendimiento de una reacción química indica en qué medida, un reactivo se

convierte en producto o bien en qué cantidad se obtiene un producto con respecto

a una cantidad teórica o ideal esperada.

RENDIMIENTO (%)= Y partes obtenidas100 pa rtes producidas

Materiales:

Bureta gasométrica.


Frasco de vidrio de 250 ml.

Mangueras especiales.


Cronometro.

Reactivos:

Hidróxido de sodio (soda caustica)

Procedimientos:

Para determinar la pureza del gas carbónico licuado se sigue los siguientes

pasos.

Ajustar la precisión de la línea, ósea los seguros de las tuercas de arriba y abajo,

cerciorarse que sean manejable para la entrada de flujo del co2.

Conectar ambas manguera, lado izquierda de tubo de entrada de la bureta es para

el flujo del co2 proveniente del tanque de almacenamiento, lado derecho es para el

frasco que contiene la solución de NaOH (soda caustica).

Abrir ambas válvulas de la bureta, arriba y abajo para que circule el flujo de co2

proveniente de la planta.

Abrir la válvula de entrada de co2 de la planta, regular que el flujo de co2 de

entrada sea despacio para que se tenga una mejor absorción del co2 por medio de

la solución de NaOH.

Hacer circular el flujo regulado de co2 en el lado izquierdo del tubo de la bureta

durante aprox. 10 min.

Unos 3 min. antes de que acabe de circular el co2, agregar los 200 ml de NaOH y

colocarlo el frasco sobre la base por encima de la válvula de arriba.

Hacer que ingrese el NaOH dentro de la manguera hasta que llegue al nivel de

entrada de ambos fluidos de la válvula de abajo y a la vez hacer perder las

burbujas de aire que tiene la manguera.


Cerrar la válvula de entrada de NaOH en forma que quede abierta para la entrada

de co2.

Cerrar las dos válvulas al mismo tiempo para poder atrapar al gas carbónico.

Abrir la válvula de abajo en forma que solo ingrese el NaOH para que empiece la

absorción del co2 atrapado.

Cuando llegue a un cierto nivel de absorber el co2 en la bureta, agitar inclinando

el soporte para una mejor absorción.

Lecturar de forma correcta el porcentaje de co2 absorbido y realizar unas vez más

la experiencia para poder comparar con el dato obtenido.

La experiencia desde que empieza la absorción por medio del NaOH, controlar un

tiempo que no sobrepase los 10 min. en toda la absorción caso contrario realizar

nuevamente el análisis.

Realizar una correcta limpieza a los materiales usados.

Nota: se debe considerar los siguientes puntos en el análisis.

El NaOH ocupado solo se podrá utilizar en 20 experiencias realizadas.

tomar en cuenta en la planilla registrada, también las veces que uno se

equivoca para saber la degradación de la soda caustica.

Se logra un buen manejo de la válvula de abajo con la práctica, para

poder tener un buen control de los 2 fluidos de entrada.

Se puede usar en vez de NaOH el KOH (hidróxido de potasio) como

reactivo absorbente.

Modo de lecturacion al finalizar la absorción del co2 licuado en el análisis de

la pureza.


Figura 3.3.- Lecturacion de la absorción del co2 licuado.


Cuadro 3.3.- detalle de los resultados obtenidos del análisis de la pureza.

Análisis MuestraExp.

RealizaDas

DetalleParámetros

Teórico Conclusión

PurezaTanque. de almac. del

G.C.L

1ra % P 98.799.9 %

Se debe realizar un mayor control de la

humedad en el proceso

2da % P 98.8

Fuente: elaboración propia en base a las experiencias realizadas.

3.2.4.- Análisis de la humedad o determinación del punto de roció.

Objetivo: determinar la humedad del gas carbónico presente en la muestra de

CO2 licuado o condensado.

Fundamento:

Humedad: Agua que está impregnado a un cuerpo o que, vaporizada, se mezcla

con el aire.

Punto de rocío: Condición de presión y temperatura a la cual se forma la primera

gota de líquido (condensado). Estado de un sistema completamente gaseoso en

equilibrio con una cantidad infinitesimal de líquido.

Materiales:

Aparato de determinación del punto de roció.

Nieve carbónica o hielo seco.

Probeta volumétrica de 100 ml.

termómetro.




Espátula

Linterna.

Cronometro.

Bolsa negra

Reactivos:

Acetona

Procedimientos:

Para determinar la humedad del gas carbónico licuado se sigue los siguientes pasos.

Colocar la manguera por donde circula el co2 al aparato del P.R (utilizado para

determinación del punto de roció).

Abrir la válvula de flujo de co2 proveniente de la planta, regular que el flujo de

entrada sea despacio para que se tenga una mejor absorción del co2 por medio de

la acetona.

Hacer circular el flujo de co2 regulado por lo menos durante 5 min.

Medir con una pipeta los (20 – 25) ml de acetona y colocarlo en la probeta

volumétrica.

sacar en una bolsa negra la nieve carbónica de los tanques de almacenamiento de

co2 licuado o usar hielo seco limpio y picado de la planta.

Al acabar de circular el co2, agregar los 25 ml de acetona.

Encender el termómetro y colocar la punta dentro del aparato de P.R.

Adicionar con una espátula poco a poco la nieve carbónica hasta que se logre el

primer empañado (ósea el punto de roció) en el interior del tubo central, tomar en

cuenta que la temperatura tiene que oscilar entre (-55 y -60) para que se logre una

concentración que este entre (16 y 11) ppm.

Cuando se esté agregando la nieve carbónica hay que agitar con la punta del tubo

del termómetro para poder homogenizar la mezcla, para tener mejor la visión del

empañado colocar una linterna al costado del aparato del P.R.


Al tener el primer empeñado realizar la lectura de la temperatura, con esa

temperatura buscar en la tabla de concentraciones, la respectiva concentración de

la humedad.

Se debe realizar unas vez más la experiencia para poder comparar con el dato

obtenido, al empezar el nuevo análisis hay que dejar que el empañado

desaparezca en su totalidad del aparato de P.R y realizar todos los pasos

anteriores.


Nota: se debe considerar los siguientes puntos en el analisis.

tomar en cuenta a medida que se va agregando la nieve carbónica poco a

poco se debe echar pequeños trozos de nieve carbónica caso contrario si

son medianos o grandes salpica a la ropa o piel del cuerpo.

Tener una visión correcta cuando empiece el primer empañado en el

tubo central del aparato de P.R utilizado.

Se puede usar en vez de acetona el etanol (alcohol etílico) como reactivo

para la determinación del punto de roció.

La siguiente secuencia de fotos nos muestra los pasos realizados en la experiencia para la determinación de la humedad del gas carbónico licuado.

Figura 3.4.- Figura 3.5.- Control de cuando empiece el Lecturacion de la empañado(es el punto de roció) humedad.



Cuadro 3.4.- detalle de los resultados obtenidos del análisis de la humedad.Análisis Muestra Exp.

realizadasDetalle Parámetros

TeóricoConclusión

Temperatura

Concent. deHumedad

humedadTanque.

de almac. de P.T

1ra -52 ºC 30 ppmv(< 20)Ppmv

La humedad salió elevada.

2da -57 ºC 16 ppmv

Fuente: elaboración propia en base a las normas de calidad de la empresa.

3.2.5.- Análisis de olor y sabor.

Objetivo: determinar el olor y sabor del gas carbónico presente en la muestra de

CO2 licuado o condensado.

Materiales:

Matraz erlenmeyer de 500 ml con tapón de goma.

hielo seco.

Recipiente de plástico (fuente).



Vaso de vidrio.

Varilla de vidrio.

Jarra de plástico de 1 litro.

Piseta con agua destilada.

Pesa digital.

envase pequeño de plástico.


Reactivos:

Acido cítrico al 6%. Sacarosa (azuzar común).

Procedimientos:

Para determinar el olor y sabor del gas carbónico licuado se sigue los siguientes

pasos.

Medir 500 ml de agua de mesa (sifón), en la jarra de plástico.

Sacar hielo seco de la planta y agregar la cuarta parte a la fuente de plástico.

Pesar 20 gramos de azúcar común en un envase pequeño de plástico.

Medir 400 ml de agua de mesa en el erlenmeyer.

Agregar 15 ml de acido cítrico (de 5 en 5 ml con la pipeta), al matraz erlenmeyer

que contiene agua de mesa.

Adicionar los 20 g de sacarosa y agitar con la varilla hasta que homogenice la

mescla.

Agregar la solución homogenizada aun vaso cristalino, la cuarta parte que queda

en el erlenmeyer colocarlo en el envase que contiene hielo seco.

Envolver con una bolsa el tapón para que no desprenda olor en la experiencia.

Colocar la manguera de entrada y salida, asegurar y conectar el tapón en el

erlenmeyer.

Abrir la válvula de entrada de co2 de la planta, regular que el flujo de co2 de

entrada sea despacio al erlenmeyer.

Hacer circular el flujo despacio de co2 licuado en la entrada del erlenmeyer

durante aprox. 15 min.

Cuando va circulando el flujo de co2 tiene que burbujear la parte interna de la

mezcla de co2 y la solución.

Al terminar la experiencia, alzar ambos envases (el vaso y el erlenmeyer),

degustar y olfatear para saber si tiene algún olor o sabor en la comparación.



La siguiente secuencia de fotos nos muestra los pasos realizados en la experiencia para la determinación de olor y sabor del gas carbónico licuado.

Figura :3.6.Erlenmeyer Con la Solución.


Cuadro 3.5.- detalle de los resultados obtenidos del análisis del análisis de olor y sabor.

Análisis Muestra ParámetrosTeórico

Conclusión

Olor y sabor Tk. de almac. de P.T

No debe tener olor ni sabor

En la prueba realizada no tiene ni olor ni sabor


3.2.6.- Análisis de la densidad y el PH.

Objetivo: determinar la densidad y el PH de las muestras de MEA RICA de cada

unidad generadora.

Fundamento teórico:

Densidad, Es la cantidad de masa contenida en una unidad de volumen.

Cada sustancia, en su estado natural, tiene una densidad característica. Por

ejemplo, 1 litro de agua en estado líquido tiene una masa de 1 kilogramo: decimos

que la densidad del agua es 1 kg/l. Los cuerpos más densos que el agua, como una


llave o un objeto de hierro, se hunden en ella; los menos densos, como un tapón

de corcho o un trozo de madera, flotan sobre ella.

PH: Es el valor que determina si una sustancia es acida, neutra o básica,

calculado por el numero de iones de hidrogeno presentes.

Formula : PH=−log ¿

Escala del PH: La escala de pH nos muestra cómo de ácida o básica es una

sustancia.

Materiales:

Dos probetas de 1000 ml.

Densímetro.

PH-metro

Envases con las muestras de las 3 Soluciones reguladora.

Procedimientos:

Procedimiento para la densidad:

Usar las mismas muestras de la MEA RICA que fueron usadas en el análisis de la

alcalinidad.

Al realizar el análisis la muestra se tiene que encontrar a temperatura normal.

Introducir el densímetro en cada muestra haciendo girar en el interior de la

probeta.

Hacer que no choque en las paredes de la probeta para realizar la lecturacion.


La siguiente secuencia de fotos nos muestra los pasos realizados en la experiencia para la determinación de la densidad de la MEA RICA.

Figura 3.7.- Densímetro introducido dentro de la probeta.

Procedimiento para medir el PH:

Usar las mismas muestras de la MEA RICA que fueron usadas en el análisis de la

alcalinidad.

Encender el ph-metro y calibrar en las tres soluciones de la siguiente manera.

En la solución roja(acida) con un PH = 4

En la solución amarilla(neutra) con un PH = 7

En la solución azul(básica) con un PH = 10

Cuando estoy realizando la calibración, cada una termina cuando deja de

parpadear el equipo.

Se debe lavar con agua destilada al realizar cada calibración de una solución

a otra.

Introducir el ph-metro en cada muestra y lecturar.

Lavar con agua destilada antes de introducir a la otra muestra.


Cuadro 3.6.- detalle de los resultados obtenidos del análisis de la densidad y del PH.

Análisis Unidad generadora

Muestra Detalle ParámetrosTeórico

Conclusión


Densidad

Unidad 1 Mea rica d 13 ºBeDe acuerdo al

manual de operaciones>= 6º baume

La densidad obtenida esta

dentro del m.op’s.Unidad 2 Mea rica d 7 ºBe

PHUnidad 1 Mea rica PH 10,8 De acuerdo al

manual de operaciones

PH aprox’te=11

El PH obtenido un por debajo de los

parametros m.op’s, hay que

ajustar la dosificación de la

MEA en la entrada al caldero.

Unidad 2 Mea ricaPH 10,5


3.2.7.- Análisis del agua blanda.

Objetivo: Determinar si existe dureza del agua blanda, en la muestras a la salida

de los ablandadores.

Materiales:

Matraz erlenmeyer de 50 ml.

Titulantes:

Indicador H-1. Indicador H-2.

Procedimiento:

Tomar una muestra de 5 ml de agua a la salida de los ablandadores, en un matraz

erlenmeyer de 50 ml, se adiciona 3 gotas del Indicador H-1 a la muestra, Si el

agua adquiere un color Verde, la dureza es igual a cero; Si el agua adquiere una

coloración rojiza, esto indica la presencia de dureza, para lo cual se cuantifica

con el titulante H-2, hasta alcanzar el viraje a coloración verde.

El volumen gastado en la pipeta del titulante H-2 nos indica los Grados

Alemanes (ºA) de dureza.

Para determinar los ppm de Dureza se utiliza la siguientes formula:

Volumen gastado del H-2 (Titulante) x 17 = ppm de Dureza

Factor de conversión = 17


El volumen gastado del titulante H-2 no debe ser mayor a 1ºA.

El caso de presencia de dureza mayor a 1ºA, se procede con la purga de agua

dura, abriendo la válvula V-1872W y cerrar la válvula V-1878W de ingreso a

la piscina principal, esta operación se lo realiza hasta el cambio automático de

columna (Ablandador).

Como referencia de los resultados obtenidos se tiene la Siguiente tabla.

Test de dureza total

Valoración en Grados

Alemanes

Concentración en ppm de Dureza

Resultados

Muestra 0.2 3.4 Agua blanda

Muestra 0.8 13.6 Agua blanda

Muestra 1.8 30.6 Agua Dura

La siguiente secuencia de fotos nos muestra los pasos realizados en la experiencia para la determinación de la dureza del agua de las muestras de los ablandadores.

Figura 3.30.- Indicadores (H-1 y H-2)


Figura 3.8.- Agua dura Figura 3.9.- Agua blanda

3.2.8.- cuadro rezumen de los análisis realizados en laboratorio.

Cuadro 3.7.- rezumen de todos los análisis.

ANALISIS DESCRIPCION DETALLE DE LA MUESTRA

RESULTADOS

Combustión Producto CO2

Unidad I a la salida

Del calderoO2 =1.2 - %CO =11.4 - %CO2

=11.45 Unidad II a la

salidaDel caldero

%O2 =0.1- %CO =60 - %CO2 =11.94

Análisis de % de MEA(alcalinidad) Solución MEA

UI de la MEA RICA

%MR UI = 18.72

UII de la MEA RICA

%MR UII =14.36

UII de la MEA RICA

%MR UII =13.99

Pureza Producto CO2 Tanque de almacenamiento

% P = 98.7

% P = 98.8Humedad

(Determinación. del punto de rocío)

Producto CO2 Tanque de almacenamiento

16 ppmv11 ppmv

Olor y sabor Producto CO2 Tanque de almacenamiento

No se obtuvo ningún olor ni sabor en el análisis de la muestra

realizada.

Densidad Solución MEA

UI de la MEA RICA

13 ºBe

UII de la MEA RICA

7 ºBecv

PH Solución MEAUI de la MEA

RICA10.8

UII de la MEA RICA

10.5

Análisis de agua Agua de los ablandadores

Piscina principal

Agua blanda

Fuente: elaboración propia en base a los análisis realizados en la planta.3.3.- Análisis especial.

3.3.1.- Análisis especial para tratamiento de agua.


3.3.1.1.- aplicación de hipoclorito de sodio (lavandina).

Para garantizar que no haiga formación de microorganismos en la piscina

principal, en la piscina de la torre delta y en todas las líneas del sistema de

enfriamiento se debe llevar a cabo una desinfección del agua utilizando

“HIPOCLORITO DE SODIO - (NaClO)”, nombre comercial “LAVANDINA”, la cantidad

a añadir depende de las condiciones dadas en cada caso, tales como temperatura y

calidad de agua.

3.3.1.2.- aplicación de alguisida.

Para prevenir que no haiga formación principalmente de algas en la piscina

principal y en la piscina de la torre delta, se debe llevar a cabo un control

adecuado del tratamiento del agua utilizando “ALQUISIDA, AISA-AA”, la cantidad a

añadir depende de las condiciones dadas en cada caso, tales como temperatura y

calidad de agua.

3.3.1.3.- aplicación del dispersante.

La aplicación del “DISPERSANTE, AISA-CWT”, a la piscina principal de agua blanda

constituye un componente anti-incrustante sumamente apropiado para el

tratamiento de aguas de refrigeración, la cantidad a añadir depende de las

condiciones dadas en cada caso, tales como temperatura calidad de agua

velocidad de flujo y otras condiciones, la adición del dispersante se realiza una

vez a la semana.

El siguiente cuadro nos muestra la adición del hipoclorito de sodio, alguisida y dispersante en el tratamiento de agua.

Cuadro 3.8.- Adición del hipoclorito de sodio, alguisida y dispersante.VOLUMEN


DIA SEMANA OPERADOR DE TURNO

LIQUIDO A DOSIFICAR

A DOSIFICAR

(litros)

LUGAR EJECUCION

DICIEMBRE

Lunes

1

JORGE

ALGUISIDA

AISA-AA 3 PISCINA GRANDEOK

ALGUISIDA

AISA-AA 1.5 PISCINA TORRE DELTA Y LA TORRE DE LA TLG 1

OK

Jueves FRANSE

ALGUISIDA


ALGUISIDA


OK

Lunes

2

FRANSE

ALGUISIDA


ALGUISIDA


OK

ENERO

Jueves 2 OSCAR

ALGUISIDA


ALGUISIDA


OK

Lunes

3

JORGE

LAVANDINA2.5 PISCINA GRANDE

OK

LAVANDINA1.5 PISCINA TORRE DELTA Y LA

TORRE DE LA TLG 1

OK

Jueves WALDO

LAVANDINA2.5 PISCINA GRANDE

OK

LAVANDINA 1.5 PISCINA TORRE DELTA Y LA TORRE DE LA TLG 1

OK

Viernes 11 3 OSCARDISPERSANTE

AISA-CWT

25 LSEMANA PISCINA GRANDE

OK

IV: IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LAS OPERACIONES

UNITARIAS EN LOS PROCESO QUE INTERVIENEN EN LA

ELABORACIÓN DE GAS CARBONICO.


Los procesos que intervienen en la elaboración del gas carbónico licuado en la

empresa “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE GAS CARBONICO”, se describen de la

siguiente manera:

Generación de los gases de combustión.

Sistema de separación de CO2 de los demás Gases de Combustión, absorción y

Fraccionador.

Purificación del Gas Carbónico

Compresión y Secado.

Licuado del Gas Carbónico.

Sistema de enfriamiento de Agua.

A continuación se muestra el diagrama en bloque de producción y del flujo

operacional del proceso de elaboración del gas carbónico en la planta de “HIELO

SECO” el cual muestra las operaciones unitarias antes mencionadas.

4.1.- Diagrama de bloque de la producción de gas carbónico licuado.

CALDERO (COMBUSTIÓN)

GNC

AIRE

UNIDAD GENERADORA 1 UNIDAD GENERADORA 2

AGUA


Figura 4.- Diagrama de bloque de la producción de gas carbónico licuado.

TORRE LAVADORA DE GASES

ASPIRACION

TORRE DE ABSORCION

INTERC. DE CALOR PLACAS(CALENTADOR)

GAS CARBONICO ( CO2 GASEOSO )

TORRE FRACCIONADORA

AGUA CALIENT

MEA POBRE

MEA RICA (CONTIENE CO2

AGUA

AGUA CALIENT

TORRE SEP. DE AGUA(TK PULMON)

TORRE DE SEP. DE COMPRESOR DE CO2

CHILLER(ENFRIADOR)

TRAMP. DE AGUA

DESHIDRATADORES

FILTRO CARBONCONDENSADORECOMPRESOR DE AMONIACO

NH3 (REFRIGERANTE)CONDENSADO

GAS

TK DE ALMACEN. DE ( 20 - 50 ) TON

LINEA P/ LLENADO DE

LINEA P/ LLENADO DE

LINEA P/ ELAB. DE HIELO SECO


4.2.- Diagrama de flujo operacional de la producción de gas carbónico licuado

Figura 4.1.- Diagrama de flujo operacional

PRAXAIR S.R.L

Página 45

El siguiente cuadro me muestra el significado de las abreviaturas en el flujograma de

operación en la planta de PRAXAIR SRL –“PRODUCCION DE GAS CARBONICO LICUADO”.

Figura 4.2.- Significado de las abreviaturas en el flujograma de operación.

4.3.- Descripción del proceso de elaboración de gas carbónico licuado.

4.3.1.- Etapa de generación de los gases de combustión.

La generación de los gases de combustión se realiza de la siguiente manera, el gas natural comprimido (GNC) ingresa con un caudal de 95 Nm3/hora y una presión de 23 mbar es inyectado en el quemador existente en la cámara de combustión del caldero, el aire necesario para la quema del gas natural es enviado a través de un soplador de aire (Burner), con un caudal aproximado de 640 Nm3/hora.

La combustión en el caldero se produce al ingresar GNC al entrar en contacto con el

aire que introducido por medio del Burner se activa la señal del chispero para


producirá la quema, la quema se produce en el domo del caldero donde los gases

producidos chocan en la pared al final del domo y ingresan al conjunto de tuberías

con el objetivo de disminuir la temperatura a la salida del caldero.

La combustión se regula con la entrada de aire al caldero y para controlar la

formación de hollín, la función que cumple el caldero se describe en los siguientes

puntos.

Generar los gases de combustión por medio del aire cuando entra en contacto

con el GNC.

Transferir calor (calentar) a la MEA (Monoetanolamina) pobre para que

intercambie calor con la MEA RICA y de esa manera el co2 gaseoso pueda

separarse en la torre fraccionadora, la mea pobre calentada se encuentra en

un nivel dentro del caldero.

La siguiente foto muestra los calderos que producen los gases de combustión de ambas unidades en las planta.

Figura 4.3.- Caldero de la unidad I Figura 4.4.- Caldero de la unidad II

4.3.2.- Etapa de lavado de los gases de combustión.

Los gases de combustión provienen del caldero a una temperatura de 250ºC y se

dirigen a la torre de lavado, los gases entran por la parte inferior de la torre y el agua

fría entra en contracorriente por la parte superior, en el interior de la torre en la parte

superior se encuentran difusores estos hacen que la entrada de agua fría se disperse y

sea más compacta además la torre se encuentra rellenado con cerámica la cual tiene el


objetivo de que se logre un mejor lavado y enfriado(el

contacto del agua fría con los gases no sea tan directo) y la

eliminación del hollín presente por la mala quema en el

caldero.

El relleno de cerámica también hace del papel como de un

filtro,

Las impurezas que traigan los gases de combustión hacen que se quede en el relleno y

lo puro o limpio salga por la parte superior.

La siguiente foto nos muestra la torre de lavado utilizado en la etapa de lavado de los gases de combustión.4.3.2.1.- descripción interna de la torre de lavado.

La siguiente figura me muestra el difusor que se encuentra en la parte interna de la torre, este hace una mejor dispersión del agua para realizar el lavado y enfriado de los gases de combustión.

4.6.1.- Difusor de la torre de lavado.

La siguiente figura

me muestra la parte

interna y el relleno que

contiene la torre de

lavado.

TIPO DE RELLENO: CERÁMICA


Figura 4.7.- descripción interna de la torre de lavado.

4.3.3.- Etapa de aspiración y absorción del gas de combustión.

4.3.3.1- Etapa de aspiración.

Los gases de la torre de lavado son succionados por el aspirador (exahuster), este

tiene la finalidad de succionar los gases de combustión de la torre de lavado y

transportarlo hacia la torre de absorción, el exahuster aparte de aspirar también tiene

un separador de agua de esa manera se puede purgar el agua succionada de la torre de

lavado.


Figura 4.8.- Exahuster(Aspirador de co2 gaseoso).

4.3.3.2.- Etapa de absorción del gas carbónico.

El gas de combustión aspirado por el exahuster entra por la parte inferior de la torre

de absorción, en contracorriente por la parte superior entra la mea pobre a una

temperatura de 97 ºC proveniente del caldero.

La mea pobre se dispersa en la parte interna de la torre de absorción en forma de

duchas, el gas de combustión al hacer contacto con la MEA POBRE se adhiere (une),

cuando la mea pobre se adhiere al gas de combustión se transforma en MEA RICA

(solución rica), los gases que no fueron adheridos son ventilados hacia la atmosfera

(la torre de absorción tiene venteo en la parte superior), la MEA RICA es

transportada hacia los intercambiadores de calor de placas (calentador).

4.3.4.- intercambiadores de calor de placas (calentador).


La siguiente figura me muestra las corrientes de entrada y salida en el intercambiador de placas.

Figura 4.9.- intercambiador de calor de placas.

4.3.4.1.- Etapas desarrolladas en el intercambiador de calor.

Las 3 etapas que se desarrolla en el intercambiador de calor de placas son:

1ra etapa, ingresa la MEA RICA a 48 ºC y sale a 90 ºC, la mea rica es

calentada por medio de la MEA POBRE proveniente del caldero, el recorrido

dentro del intercambiador de placas es hasta la mitad de las placas.

2da etapa, ingresa MEA POBRE a 118 ºC y sale a 43 ºC, transfiere calor a la

MEA RICA, el recorrido de la mea pobre es en todo el intercambiador de

placas.

3ra etapa, ingresa AGUA FRIA proveniente del sistema de las torres de

enfriamiento a 31 ºC y sale a 43 ºC, tiene la finalidad de controlar la

temperatura de salida de la mea para tener estable el circuito de la

alimentación a la torre absorbedora.

4.3.4.2.- Finalidad del intercambiador de calor en las placas.


La finalidad del intercambiador de calor de placas es calentar a la MEA RICA para

poder separarla en la torre fraccionadora y de esa manera se realiza el circuito de la

mea, la MEA RICA se transforma en MEA POBRE.

Esta operación se realiza de la siguiente manera, la MEA RICA entra al calentador a 48

ºC (a esa temperatura el co2 gaseoso se adhiere a la mea rica), a la salida del

calentador a 90 ºC (el co2 gaseoso se puede separar de la mea rica), para luego

transportarse a la torre stripper (torre fraccionadora) y realizar el fraccionamiento.

4.3.4.3.- Detalle de los flujos y temperaturas en el intercambiador de calor.

Cuadro detalla las diferentes temperaturas de entrada y salida en el intercambiador de

calor de placas.

Cuadro 4.0.- Detalle de flujo y temperaturas en el intercambiador de calor.

UNIDAD DE PRODUCCIÓN

DESCRIPCIÓN DETALLE

Unidadgeneradora I

Caudal de MEA RICA 110 litros /h

Caudal de MEA POBRE 185 litros /h

Temp. de mea pobreEn el caldero

125 ºC

T. de ent. a la T.A. 47 ºC

T. de ent. del agua 31 ºC

T. de entrada(antes de la placa)

T. de salida(desp. de la placa)

Mea rica 48 ºC 90 ºC

Mea pobre 118 ºC 43 ºC

T. de salida del agua43 ºC

Unidadgeneradora II

Mea rica 56 ºC 96 ºC

Mea pobre 97 ºC 47 ºC

T. de salida del agua50 ºC

Fuente: elaboración propia en base a la planilla de control en la planta. 4.3.4.2.- Composición del intercambiador de calor de placas.

Se tiene la composición del interior del intercambiador de calor de placas, en el calentamiento de la mea rica.


Figura 4.10.- Composición del intercambiador de calor de placas.

4.3.5.- Etapa de fraccionamiento del gas carbónico.

La MEA RICA a la salida del calentador se transporta a la torre fraccionadora, esta

torre fraccionadora tiene la finalidad de separar el co2 gaseoso de la MEA RICA esto

se realiza de la siguiente manera, ejemplo de la unidad I.

La MEA RICA entra al calentador a 48 ºC (a esa temperatura el co2 gaseoso se

adhiere a la mea rica), a la salida del calentador a 90 ºC (el co2 gaseoso se puede

separar de la mea rica),al ingresar la mea rica a la torre al separarse el co2 gaseoso de

mea rica está mea cae a la parte inferior de la torre y se transforma en mea pobre),la

mea pobre que se encuentra desprendida en la parte inferior de la torre es el mismo

nivel que contiene la mea pobre en el caldero.

La torre fraccionadora en el interior está también rellenada con cerámica, tiene 2

bloque de separación dividida por una parilla en la mitad de la torre, de la mitad para

abajo se encuentra llena de mea pobre desprendida de la mea rica en el

fraccionamiento y la otra mitad se encuentra rellenada con cerámica, en la parte

superior al ingresar la mea rica entra y hace contacto con una placa en forma de plato,

es así que llena el plato y empieza a caer la mea rica en el relleno de cerámica y se

logra tener el fraccionamiento del co2 gaseoso.

La siguiente secuencia de fotos nos muestra la torre de fraccionamiento utilizado en la etapa de

fraccionamiento del gas carbónico.


Figura 4.11.- Torre fraccionadora Figura 4.12.- conexión de la mea de UG II pobre al caldero

4.3.5.1.- Descripción de la separación en la torre de fraccionadora.

La siguiente figura me describe la separación de co2 gaseoso en la torre de

fraccionamiento.

Figura 4.13.- Descripción de la separación en la torre de fraccionadora.

4.3.6.- Etapa de enfriamiento del gas carbónico.

La finalidad del intercambiador de placas es enfriar el co2 gaseoso proveniente de la

torre de fraccionamiento.


El gas carbónico proveniente de la torre fraccionadora ingresa por la parte inferior del

intercambiador de placas (enfriador) a una temperatura de 90 ºC y sale a 37 ºC, el

agua que proviene de la unidad de refrigeración, intercambia calor con el co2 gaseoso

entra en contracorriente por la parte superior de las placas a una temperatura de 31 ºC

y sale a 49 ºC, a la salida del intercambiador de placas se encuentra una trampera de

mea rica y un tanque de almacenamiento de mea y agua, este es encargado de la

alimentación por medio de un controlador de flujo de entrada al caldero.

Las placas del enfriador de gas carbónico tienen en la parte interna gomas pegadas en

una sola cara esta goma tiene la finalidad de que no haiga fugas en el intercambio de

calor y se logre un mejor enfriado.

El co2 gaseoso sale enfriado del intercambiador de placas y ingresa a la trampera de

mea rica, donde choca con una plancha que se encuentra en el interior de la trampera

esta hace a la vez separar las goticulas de mea rica que puedan haber sido arrastradas

de la torre de fraccionamiento, la mea rica separada cae en el tanque de

almacenamiento y el co2 gaseoso separado y enfriado se dirige a tanque pulmón de la

producción de ambas unidades.

La siguiente figura me nuestra el intercambiador de placas en la etapa de enfriamiento de gas carbónico.

Figura 4.14.- Intercambiador de calor de placas

(Enfriador de gas carbónico).


Figura 4.15.- Placas Figura 4.15.1.- trampera Figura4.15.2.- controlador internas del enfriador de mea rica flujo de mea pobre.

4.3.7.- Primera etapa de purificación del gas carbónico.

El tanque pulmón (separador T4 de agua),tiene la finalidad de suministrar el co2

gaseoso producido de ambas plantas y a la vez separar la humedad que pueda haber

sido arrastrada para luego dirigirse a la torre de permanganato.

En la torre de permanganato de potasio el co2 gaseoso entra por la parte inferior y por

presión limpia las impurezas que tenga el gas carbónico por medio del permanganato

de potasio, luego se dirige al separador de permanganato este separa el permanganato

para transportarlo a los compresores de co2 gaseoso.

4.3.8.- Etapa de la compresión del gas carbónico.

La compresión del gas carbónico se divide en dos etapas.

Primera etapa.- en esta etapa se realiza la succión y compresión (etapa

intermedia) del co2 gaseoso.

segunda etapa.- en esta etapa se realiza la succión, compresión y la descarga

del co2 gaseoso.

Cuadro 4.1.- Detalle de las dos etapas de compresión del gas carbónico.

1RA ETAPA 2DA ETAPA


P.de succión del compresor de co2.

0.0 bar T.de salida 2da etapa(descarga) 155 ºC

P.intermedia del compresor de co2.

3.2 bar P.de descarga del compresor de co2.

15.8 bar

CONTROLES INTERMEDIOS EN LA COMPRESIÓN

P.del aceite del compresor de co2. 0.75 bar

T. de salida agua de enf. del compresor de co2. 42 ºC

Fuente: elaboración propia en base a la planilla de control en la planta.

La siguiente figura me nuestra el compresor de 2 etapa, compresión que se realiza al

gas carbónico.

Figura 4.16.- Detalle del compresor de gas carbónico de doble etapa de compresión.

4.3.9.- Enfriamiento del gas carbónico.

El co2 gaseoso proveniente del compresor de 2 etapas se dirige hacia el enfriador de

gas carbónico (CHILLER), el co2 gaseoso entra al enfriador a una temperatura de


155 ºC y una presión de 15.8 bar y sale a 13 ºC, la finalidad del chiller es enfriar al

gas carbónico con el objetivo que en la etapa del secado la deshidratación se logre

mejor debido a una temperatura menor de entrada del co2 gaseoso.

La siguiente figura me muestra el equipamiento completo del chiller en la etapa del

enfriamiento del gas carbónico.

Figura 4.17.- Etapa de enfriamiento del gas carbónico por medio del chiller.4.3.10.- Etapa de deshidratación del gas carbónico.

El co2 gaseoso proveniente del chiller se transporta hacia los deshidratadores o

secadores, los secadores tienen la finalidad de eliminar en su totalidad la humedad

que tenga el gas carbónico, la etapa de deshidratado está formado por 2 secadores


(SI=secador 1 ^ SII=secador 2), cada secador contiene alúmina como material secante

e internamente está instalado una resistencia eléctrica.

Para el secador 1 (SI) se tiene una resistencia (RI)

Para el secador 1 (SII) se tiene una resistencia (RII)

Cada 8 horas de operación el secador se satura, como el proceso es continuo, cuando

el secador (SI) está en operación, el secador (SII) está siendo regenerado, por lo tanto

la resistencia (RII) está encendida y circula un flujo en la parte interna del secador

proveniente de la fase vapor de los tanques de almacenamiento.

El tiempo de regenerado de cada deshidratador comprende 8 horas en total,

comprende solo en la regeneración con la resistencia un tiempo de 2 horas y las 6

horas restantes son del enfriamiento del lecho regenerado en ese lapso de tiempo se

purga la humedad que había absorbido la alúmina por medio del flujo de la

circulación del co2 vapor, hacia la atmosfera.

Al concluir el tiempo de las 8 horas de regenerado del secador (SII), el secador (SI)

pasa a regenerarse y de esa manera se logra el ciclo de operación.

Figura 4.18.- deshidratadores de gas carbónico.

4.3.11.- 2da etapa de purificación del gas carbónico.

El co2 gaseoso secado proveniente del deshidratador se transporta hacia el filtro

carbón, este tiene la finalidad de eliminar las impurezas arrastradas en el proceso y

principalmente el olor y sabor que pueda tener el gas carbónico.


El filtro carbón contiene en su interior relleno de carbón activado como material

purificador, al lado del filtro carbón hay un filtro pulidor que ayuda a que se logre

mejor la purificación, realizando el control por medio de las presiones de entrada y

salida.

La siguiente foto muestra el filtro carbón y el filtro pulidor en la etapa de purificación del gas carbónico.

Figura 4.19.- Filtro carbón Figura 4.19.1.- Filtro pulidor

4.3.12.- Etapa de condensado o licuado del gas carbónico.

El co2 gaseoso purificado proveniente del filtro carbón se transporta hacia los

condensadores de gas carbónico, este tiene la finalidad de condensar el co2 gaseoso

por medio del amoniaco (NH3).

El co2 gaseoso entra al condensador ya comprimido, sin contener humedad y además

libre de impurezas, es licuado al intercambiar temperatura con el amoniaco, el gas

carbónico es licuado a una presión de 17.16 bar (17.5 kg/cm2) y pasa a ser

almacenado

por gravedad a los tanque de almacenamiento de 20 ton y 50 ton, de aquí el gas

carbónico licuado es retirado con bombas para el envasado de los cilindros y para los

tanques cisternas que se encargan de la distribución del producto para las empresas

consumidoras (clientes).


Los 2 condensadores contienen en su interior un serpentín por donde circula el co2

gaseoso e intercambia temperatura con el amoniaco frio, la operación se la muestra en

la siguiente figura.

4.3.13.- Envasado del gas carbónico licuado.

Para el envasado de gas carbónico licuado en cilindros se realiza de acuerdo a los

siguientes puntos.

1.-Tener la correspondiente protección individual de ropa de trabajo EPI`S

(equipo de protección individual).

Casco de seguridad.

Lentes de seguridad.

Zapatos de seguridad.

Protectores auditivos.

Mascara facial de protección.

Guantes.

2.- Tener los resultados de las pruebas de los análisis de laboratorio.

3.-Revisión del cilindro antes del envasado:

Revisar la fecha y el año de la prueba hidráulica del cilindro, la P-H se realiza

cada 5 años.

Controlar el Nro. de ranuras del cilindro, de acuerdo a norma no debe tener

menos de 2 ranuras.

Manipular las válvulas que cierren y abran correctamente, que no tengan fugas

y estén bien aseguradas.

4.- Envasado de cilindro:

Haber realizado el control de los 3 anteriores puntos.

Despresurizar, vaciar el gas carbónico licuado que pueda contener el cilindro.

Al envasar determinar el 68% de la capacidad del cilindro.

Seguir la secuencia de los siguientes pasos:

Cerrar la V1 (Parte superior del tanque almacén) y V9 (Válvula de retorno de

liquido del envasado al pulmón) y abrir V2 (Parte inferior del tanque).


Abrir la V3 (Entrada de líquido al pulmón).

Abrir la V4 (Purga del pulmón), hasta que se llene y expulse CO2 líquido.

Cerrar V4 y V3.

Abrir V9 y la V5 (Válvula que va a la bomba).

Abrir V6 y llenar la línea con líquido.

Cerrar V6, arrancar la bomba abriendo V7 (Salida de líquido).

Cerrar la V8 (la de retorno).

Programar en la balanza electrónica el peso y se empieza el envasado de

cilindros.

Figura 4.21.- Diagrama del envasado de gas carbónico licuado.

V: ALMACENAMIENTO

5.1.- Almacenamiento del gas carbónico licuado.

La planta cuenta con dos tanques de almacenamiento para su producto de gas

carbónico licuado, los tanques tienen una capacidad de 20 y 50 toneladas, de estos


tanques salen líneas para el llenado del cisterna, envasado de cilindros, prensa de

hielo seco y para tomar muestras para las pruebas de laboratorio.

La foto nos muestra los tanques de almacenamiento del gas carbónico licuado. Vista frontal Vista de lado derecho

Figura 5.0.- Almacenamiento del gas carbónico licuado.

5.2.- Almacenamiento de la MEA (monoetanolamina).El planta tienen un área destinada para almacenar la MEA, los tambores tienen una capacidad de 200 litros de MEA POBRE, este almacén cuenta con un techo para la protección del sol, además de ser una área ventilada dentro de la planta.

Figura 5.1.- Almacenamiento de la MEA.Además en el almacenamiento se encuentran también las bolsas de sal, alguisidas,

desincrustante, dispersante, bolsa de carbón activado separadas con las respectivas

medidas de seguridad ante cualquier accidente.

20 TON50 TON


Figura 5.2.- Bolsas de sal de 50 kilos.

Figura 5.3.- Bidón de50 litros Figura 5.3.- Bidón de 50 litros Figura 5.3.- Bidón de 50 litros del dispersante. del alguisida. del desincrustante.

VI: RECALCULO DE EQUIPO (balance de materia y energía).

6.1.- Balance de materia.


El balance de masa es el principal calculo dentro de la industria, este ayuda a

controlar las cantidades de materia prima que entran y salen de los procesos, con este

se facilita poder identificar la cantidad de producto terminado que se obtendrá a partir

de determinada materia prima con que se cuenta.

Para realizar un balance adecuado se debe saber plantear los siguientes puntos:

Determinar en qué consiste el problema.

Trazar un diagrama del proceso indicando las líneas de flujo de entrada y salidas

al sistema.

Establecer todas las composiciones de las corrientes que entran y salen.

Decidir cuales pesos son conocidos y cuales desconocidos.

Encontrar un elemento de correlación y/o establecer los balances de material en

los que incluyan las variables desconocidas.

Resolver las ecuaciones para encontrar los valores requeridos.

Todos los balances de materia se rigen en base a la ley de la conservación de la

materia (la materia no se crea ni se destruye solo se transforma).

6.1.1.-Ecuacion general de la conservación de la materia y energía.

Se tiene la siguiente ecuación.

ENTRADA−SALIDA+GENERACION−CONSUMO=ACUMULACION

(al sistema ) ( del sistema ) (enel sistema ) (en el sistema ) (enel sistema )

Sistema.- Se define como una cantidad de material o unidad de equipo especificado

arbitrariamente para los propósitos de un cálculo o estudio.

6.2.-Balance en la unidad generadora II de la producción de gas carbónico

licuado.


6.2.1.- Balance en la etapa de generación de los gases de combustión.

Para realizar el balance de la generación de los gases de combustión se necesita

conocer la composición de la materia prima (G.N.C) y las reacciones de combustión

con cada componente del gas natural y la composición del aire.

6.2.1.1.- Composición del gas natural comprimido (GNC).

El siguiente cuadro muestra la composición del gas natural comprimido de la empresa

de “SERGAS”.


CITY GATES“SERGAS” - SANTA CRUZ

COMPONENTESUNIDAD

PROMEDIO

N2% MOL

1.08

CO2% MOL

0.92

C1% MOL

89.12

C2% MOL

6.22

C3% MOL

1.76

iC4% MOL

0.24

nC4% MOL

0.44

iC5% MOL

0.08

nC5% MOL

0.07

C6% MOL

0.07

TOTAL 100.00GRAVEDAD ESPECIFICA 0.630

P CAL-SAT (BTU/PC) 1071Densidad del Gas Natural 0.7703

Fuente: www.sergas.com.bo.

6.2.1.2.- Composición del aire.

En la composición del aire solo se tomo en cuenta los componentes del nitrógeno y el

oxigeno para poder realizar un mejor desarrollo en los cálculos de la combustión.

Composición del aire

COMPONENTES % EN VOLUMEN % EN PESO PESO MOLECULAR

Nitrógeno atmosférico79.00 76.80 28.16

Oxigeno21.00 23.20 32.00

Total100.00 100.00

6.2.1.3.- Reacciones químicas de combustión.

Se tiene las reacciones químicas en la etapa de generación de los gases de

combustión.


REACCIONES DE COMBUSTION COMPLETA(90% de conversión, formación de CO2)

REACCIONES DE COMBUSTION INCOMP. (10% de conversión ,formación de CO)

R. de comb. completa del metano.CH 4+2 O2⟶CO2+2H 2 O

R. de comb. incompleta del metano.

CH 4+32

O2⟶CO+2 H 2O

R. de comb.completa del etano.

C2 H 6+72

O2⟶2CO2+3 H 2O

R. de comb. incompleta del etano.

C2 H 6+52

O2⟶2CO+3H 2O

R. de comb. completa del propano.C3 H 8+5 O2⟶3 CO2+4 H 2 O

R. de comb. incompleta del propano.

C3 H 8+72

O2

⟶3CO+4 H 2O

R. de comb. completa del butano.

C4 H 10+132

O2⟶4 CO2+5 H 2O

R. de comb. incompleta del butano.

C4 H 10+92

O2⟶4 CO+5 H 2O

R. de comb. completa del pentano.C5 H 12+8 O2⟶5CO2+6 H 2 O

R. de comb. incompleta del pentano.

C5 H 12+11

2O

2

⟶5CO+6 H 2 O

R. de comb. completa del hexano.

C6 H 14+192

O2⟶6CO2+7 H 2O

R. de comb. incompleta del hexano.

C6 H 14+132

O2⟶6CO+7 H 2 O

6.2.1.4.- Esquema de formación de los gases de combustión.

El siguiente esquema me muestra de forma simplificada la generación de los gases de

combustión en forma genérica.

6.2.2.- Balance global de masa.

GAS NATURAL

+AIRE

COMBUSTION (CALDERO)

GASES DE COMBUSTION


A C GASES

G.N.C DE 110 Nm3/h COMBUSTION

sistema B

AIRE 710 Nm3/h

Balance global:

Entrada = Salida A + B = C Reemplazando valores de entrada:

C = 110 + 710 = 820

Composición de los componentes de cada flujo de entrada.

A C CO2 = ?

N2 = 1.08%mol CO = ?CO2= 0.92%mol 110 Nm3/h 820 Nm3 H2O = ? C1 = 89.12%mol G.C /h N2 = ?C2 = 6.22%mol C3 = 1.76%mol B iC4 = 0.24%mol 710 Nm3/h nC4 = 0.44%mol iC5 = 0.08%mol O2 = 21.0%mol nC5 = 0.07%mol N2 = 79.0%mol C6 = 0.07%mol

Conversión de los componentes de entrada de (mol a kg).

Ley general de los gases: P∗V=n∗R∗T

C = 820 Nm3g.c / h


Donde: P = presión absoluta del gas (atm). V= volumen del gas (L). T= temperatura absoluta del gas (K).

R= constante general de los gases (0.082 atm.L / mol.K). n= numero de moles.

Además: n= Masapeso molecular

= mpm

Trabajando en condiciones normales (C.N).

P = 1 atmCondiciones T = 273 K Normales R = 0.082 atm.L / mol.K 1 mol de gas tiene (V= 22.4 litros)

Calculo del flujo de masa del metano (CH4).

Datos: pm CH4 = 16 g / mol = 0.016 kg / mol

P∗V=n∗R∗T= mpm

∗R∗T despejando m :

m= P∗V∗pmR∗T

………………………… ……. EC I

Calculo del volumen del gas de metano (V CH4).

0VCH4 = 0VA0 * X CH4 donde: 0VCH4 = caudal volumétrico del metano

0VA0 = caudal volumétrico del G.N.C

X CH4 = composición del metano

Datos: 0VA0 = 110 Nm3/h

X CH4= 89.12 % mol

Reemplazando valores de entrada:

0VCH4 = 110 Nm3/h * 0.8912 = 98,032 Nm3/h * 1000 L / 1 m3


Reemplazando valores con las condiciones normales en la……………EC I se tiene:

m=1 atm∗98032L∗0.016

kgmol

0.082atm∗Lmol∗K

∗273K=70,09kgdemetano

Realizando el cálculo de otra manera, en condiciones normales:

(1mol de gas)(CH4) 16g 22.4 L

X 98032 L

Resultado de la conversión del G.N.C:El siguiente cuadro me muestra los resultados de la conversión de los componentes del gas natural.

COMPONENTE FORMULAVOLUMEN PESO

MOLECULARMASA

litros Kg / mol KgMetano CH4 98032 0.016 70,067

Etano C2H6 6842 0.03 9,169

Propano C3H8 1936 0.044 3,81

Isobutano iC4H10 264 0.058 0,684

n-butano nC4H10 484 0.058 1,557

Isopentano iC5H12 88 0.072 0,283

n-pentano n C5H12 77 0.072 0,248

Hexano C6H14 77 0.072 0,296

Nitrógeno N2 1188 0.028 1,486

Dióxido de carbono

CO2 1078 0.044 2,119

Total 89.719Kg

V CH4 = 98032 litros

Masa CH4 = 70,02 kg litros


Fuente: elaboración propia en base a los cálculos de la conversión de los componentes del gas natural.

Resultado de la conversión del aire:

El siguiente cuadro me muestra los resultados de la conversión de los componentes del aire.

COMPONENTE

FORMULAVOLUMEN PESO

MOLECULARMASA

litros Kg / mol KgOxigeno O2 149100 0.032 213,13

Nitrógeno N2 560900 0.028 701,56

Total 914,696

Cuadro rezumen de los resultados obtenidos:

El siguiente cuadro me muestra los resultados obtenidos y algunos compuestos principales en la combustión.

COMPONENTEMASA TOTAL

KgG.N.C 89,719

Aire 914,696

CH4 70,067(cantidad de disposición)

O2 213,133(cantidad de disposición)

Fuente: elaboración propia en base a los cálculos de la conversión del G.N.C y del aire.

Partiendo de los resultados obtenidos se hace la relación estequiometrica para saber si cada corriente de alimentación (G.N.C + AIRE) al caldero es la requerida para la combustión.


Reacciones de combustión:

CH 4 (g)+2 O2(g )⟶CO2(g)+2 H 2 O(g ) R. de combustión completa. (90% de conversión, formación de 16 kg 64 kg 44 kg 36 kg

CH 4 (g)+32

O2 (g)⟶CO(g)+2 H 2O(g) R. de combustión incompleta.

(10% de conversión, formación de 16 kg 48 kg 28 kg 36 kg

Calculo del reactivo limite y del reactivo en exceso:

Reactivo límite.- Es el reactivo que se consume en su totalidad y define cuanto se produce y además cuanto se consume de él y de los otros reactivos que están presentes en la reacción.

Datos obtenidos para la comparación con el reactivo límite.

Se tiene la siguiente relación estequiometrica.

Primera relación:

16 kg de CH4 64 kg O2

70,067 kg de CH4 X

X = 280,268 kg O2 (cantidad requerida).

Segunda relación:

16 kg de CH4 64 kg O2

213,133 kg O2

COMPONENTE CANTIDAD DISPONIBLE

RL. Y R.E CANTIDAD REQUERIDA

RESULTADOS

CH4 70,067 kg ? 63,96 kg Reactivo en exceso

O2 213,133 kg ? 280,268 kg Reactivo Limite


X = 63,96 kg de CH4 (cantidad requerida).

Cantidad en exceso del metano (CH4).

mCH 4−exc=mCH 4−disp−mCH 4−cons . parc .

Donde:

mCH 4−exc=masa de metano enexceso .mCH 4−disp=masa de metanodisponible

mCH 4−cons . parc .=masa demetano de consumo parcial .

Reemplazando valores se tiene:

mCH 4−exc=70,067−63,96=6,107 kgde metanoenexceso .

Determinación del nuevo flujo de aire (O2 y N2) :

Para la reacción de combustión completa (90%)

CH 4 (g)+2 O2(g )⟶CO2(g)+2 H 2 O(g )

16 kg 64 kg 44 kg 36 kg

Calculo del flujo de alimentación del metano

FCH 4−alim−CC=FCH 4∗X RCC

Donde: FCH 4−alim=flujo del metano de alim. de la comb.completa .

FCH 4=flujo del metano

X RCC=conversionde la reacciondecom b .completa

Datos: FCH 4=70,067 kg

X RCC=¿ 90%


FCH 4−alim−CC=70,067 kg∗0.9=63,060 kg


Relación estequiometrica.

63,060 kgCH4∗64 kg O2

16 kgCH 4=252,24 kgO2

mO2−CC=252,24 kgO2 paralareaccion decombustion completa .

Para la reacción de combustión incompleta (10%)

CH 4 (g)+32

O2 (g)⟶CO(g)+2 H 2O(g)

16 kg 48 kg 28 kg 36 kg

Calculo del flujo de alimentación del metano

FCH 4−alim−CI=FCH 4∗X RCI


FCH 4−alim−CI=70,067 kg∗0.1=7,0067 kg


7,0067 kgCH4∗48 kgO2

16 kgCH 4=21,02 kgO2

mO2−CI=21,02 kgO 2 paralareaccion decombustion incompleta .

Resultado de la nueva masa de oxigeno calculado de cada reaccion:

El siguiente cuadro me muestra los resultados de la nueva masa de oxigeno de las reacciones de combustión completa y de las reacciones de combustión incompleta.

COMPONENTEMASA TOTAL

MASA P / LA CONVERSION

AL 90 %

NUEVA MASA DE OXIGENO P / LA C.C

MASA P / LA CONVERSION

AL 10 %

NUEVA MASA DE OXIGENO P / LA C.I

Kg Kg Kg Kg Kg

CH4 70.067 63,060 252,24 7,007 21.02

C2H6 9,169 8,252 30,808 0,9169 2,445


C3H8 3.81 3,429 12,469 0,381 0,9698

iC4H10 0.684 0,6156 2,20 0,0684 0,1698

nC4H10 1.557 1,4013 5,025 0,1557 0,387

iC5H12 0.283 0,2547 0,9056 0,0283 0,0692

n C5H12 0.248 0,2232 0,7936 0,0248 0,0606

C6H14 0.296 0,2664 0,9417 0,0296 0,0716

Total 305,38 25,193

De esa manera se obtiene la nueva masa de oxigeno:

mnueva−O2=mO 2−COMB .COMPLETA

+mO2−COMB . INCOMPLETA

mnueva−O2=305,38 kg+25,193 kg=330,573 kg de oxigeno

Resultado de la nueva masa de aire:

Como el porcentaje en volumen de la composición del aire, para los cálculos de

combustión son:

COMPONENTES % EN VOLUMEN

Nitrógeno atmosférico79.00

Oxigeno21.00


m aire=¿330,573 kgO2∗100 % aire

21 %O2

=1574,16 kg aire

El siguiente cuadro me muestra los resultados de la nueva masa de aire obtenida.

NUEVA MASADEL AIRE

COMPOSICIÓN DEL AIRE

RESULTADO

1574,16 kg 21 % O2 330,573 kg

79 % N2 1243,59 kg


Calculo de la formación de los componentes del producto.

A C CO2 =?

C1 = 70,067 kg CO = C2 = 9,169 kg 89,72 kg 1663,879 kg H2O = C3 = 3, 81 kg G.N.C G.C N2 = iC4 = 0.684kg nC4 = 1.557kg B iC5 = 0,283kg 1574, 16 kg de aire nC5 = 0,248 kg C6 = 0,296 kg O2 = 330,573 kg N2 = 1243,59 kg

Formación del CO2 en la combustión completa (90%).

Se tiene la siguiente reacción:

CH 4 (g)+2O2(g )⟶CO2(g)+2 H 2 O(g )

16 kg 64 kg 44 kg 36 kg Relación estequiometrica.

63,060 kgCH4∗44 kgCO2

16 kgCH 4=173,415 kgCO2

Formación del CO en la combustión incompleta (10%).

Se tiene la siguiente reacción:

CH 4 (g)+32

O2 (g)⟶CO(g)+2 H 2O(g)

16 kg 48 kg 28 kg 36 kg



7,007 kgCH4∗28 kgCO16 kg CH 4

=12,262 kgCO

Resultado de la formación de los componentes del producto de cada reaccion.

El siguiente cuadro me muestra los resultados de los componentes del producto de las reacciones de combustión completa y de las reacciones de combustión incompleta.

COMPONENTE

MASA P / LA CONVERSIO

N AL 90 %

MASA FORMADA

DE CO2

MASA FORMADA

DE H2O

MASA P / LA CONVERSIO

N AL 10 %

MASA FORMADA

DE CO

MASA FORMADA

DE H2O

Kg Kg Kg Kg Kg Kg

CH4 63,060 173,415 141,885 7,007 12,262 15.166

C2H6 8,252 24,205 14.85 0,9169 1,715 1,650

C3H8 3,429 10,287 5,611 0,381 0,727 0,623

iC4H10 0,6156 1,868 0,955 0,0684 0,132 0,106

nC4H10 1,4013 4,252 2,174 0,1557 0,301 0,2416

iC5H12 0,2547 0,778 0,382 0,0283 0,055 0,043

n C5H12 0,2232 0,682 0,335 0,0248 0,048 0,037

C6H14 0,2664 0,818 0,390 0,0296 0,058 0,043

Total 216,305 151,732 15,298 15.169

La composición formada del producto (los gases de combustión), queda de la siguiente manera.


A C CO2 = 216,305 kg

C1 = 70,067 kg CO = 15,298kgC2 = 9,169 kg 89,72 kg 1663,879 kg H2O = 166,901kg C3 = 3, 81 kg G.N.C G.C N2 = 1265,375 kgiC4 = 0.684kg nC4 = 1.557kg B iC5 = 0,283kg 1574, 16 kg de aire nC5 = 0,248 kg C6 = 0,296 kg O2 = 330,573 kg N2 = 1243,59 kg 6.2.3.- Balance de energía en la etapa de generación de los gases de combustión.

6.2.3.1.- Definición de calor (Q).

Es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro por contacto directo, por radiación

o por convección como consecuencia de una diferencia de temperatura. Desde el

punto de vista termodinámico, el calor es energía en tránsito. Cuando un cuerpo

absorbe calor su temperatura aumenta; el aumento de temperatura depende del calor

absorbido, de la naturaleza del cuerpo y de la masa.

( + Q ) Recibe calor.

( - Q ) cede calor.

Si Q = 0, se llama proceso adiabático.

6.2.3.2.- Calor de reacción (∆ H ) .

Es la cantidad de calor que se desprende o se absorbe en una reacción química.

Donde: (∆ H )=(contenido de energiade los productos )−(contenido de energia

de losreactivos )(∆ H )=es¿

(∆ H )=es¿

Al realizar cálculos de calores de reacción se usan términos de reacción exotérmica y endotérmica.


6.2.3.3.- Reacción exotérmica.- Es la reacción química que realiza desprendimiento

de energía, las sustancias pierden calor.

Se tiene el siguiente ejemplo de reacción exotérmica.

2 H 2(g )+O2(g)⟶2H 2O(g)+115,6 kcal calor desprendido

6.2.3.4.- Reacción endotérmica.- Es la reacción química que absorbe energía, las

sustancias ganan calor.

Se tiene el siguiente ejemplo de reacción endotérmica.

2 H 2O(g)+115,6 kcal⟶2 H 2 (g)+O2(g )

calor absorbido

6.2.3.5.- Balance de energía.

CALOR CEDIDO¿

−∆ QCEDIDO−REACCION DE COMB.=+∆ QRECIBIDO−MEA POBRE

Donde el calor cedido:

−∆ QCED−RC=∑ nA∗∆ H °N −REACCIONES=∑ nA∗(∆ H 0C+∆ H 0

V )

nA=moles decompos . de la corriente dealim . (mol ) .

∆ H 0=entalpia de formacion standard ( kcalmol ) .

NOTA :Como estado dereferencia paralos calculosde los valores de

∆ H 0 , seratomado enel estado de los elementos ,el cual seencuentra

en su forma mas establea los 250 C y una presion de1.013 .̄

Calculo del calor cedido


Para hacer el cálculo del calor cedido se precisa de las reacciones de combustión, que

participan de la alimentación al caldero en la generación de los gases de combustión.

Reacciones químicas de combustión en la alimentación.

CH 4+2 O2⟶CO2+2H 2 O ……………∆ H 0R−I=?

C2 H 6+72

O2⟶2CO2+3 H 2O …………∆ H 0R− II=?

C3 H 8+5 O2⟶3 CO2+4 H 2 O …………∆ H 0R−III=?

C4 H 10+132

O2⟶4 CO2+5H 2O ………∆ H 0R−IV=?

C5 H 12+8 O2⟶5CO2+6 H 2 O ………. ∆ H 0R−V =?

C6 H 14+192

O2⟶6CO2+7 H 2O ……… ∆ H 0R−VI=¿

Calculo del calor de formacion(∆ H ¿¿0¿¿ R−I ).¿¿

Como :−∆ QCED−RC=∑ nA∗∆ H °N −REACCIONES=∑ nA∗(∆ H 0C+∆ H 0

V )

∆ H 0R− I=∆ H 0

C+∆ H 0V

Donde: ∆ H 0C=calor de formacion de combustion( kcal

mol ) .

∆ H 0V =calor de vaporizacion( kcal

mol ) .

Calculo del calor de combustion(∆ H 0C)

∆ H 0C=∑ ∆ H 0

F−∏ .−∑ ∆ H 0F−REAC .

De tabla, se obtienen valores de los calores de formación, a condiciones estándar de

referencia de 25ºC (298.16 K) y 1 atm de presión.


Bibliografía: David M. Himelblau.

Calores de formación:

∆ H 0F−CH 4( g)

=−17.89( kcalmol ).

∆ H 0F−O 2(g)

=0.

∆ H 0F−CO2( g)

=−94.05( kcalmol ) .

∆ H 0F−H 2 O(l)

=−68.32( kcalmol ).

Reacción química de combustión.

CH 4 (g)+2O2(g )⟶CO2(g)+2 H 2 O(l)

- 17.89 0 - 94.05 2*(- 68.32)

Reemplazando valores.

∆ H 0C=[−94.05+2∗(−68.32)]∏ .−[(−17.89)+0 ]REACT .

∆ H 0C=−212.80( kcal

mol ). Calculo del calor de vaporizacion(∆ H 0

V )

∆ H 0V =∆ H 0

F−H 2 O(g)−∆ H 0

F−H 2 O(l)

Como producto de la combustión del hidrocarburo obtenemos dióxido de carbono

gaseoso a agua líquida, la cual toma calor para su cambio de fase, del estado liquida

al estado gaseoso.

Calores de formación:

∆ H 0F−H 2 O(l)

=−68.32( kcalmol ).


∆ H 0F−H 2 O(g)

=−57.79 ( kcalmol ) .

Entonces: 2 H 2O(l)→ 2 H 2O(g)


∆ H 0V =[ (2∗(−57.79 ) )−(2∗(−68.32 ) ) ]=21.04 ( kcal

mol ) .

Finalmente el calor de formacion(∆ H ¿¿0¿¿ R−I )sera .¿¿

∆ H 0R− I=∆ H 0

C+∆ H 0V=−212.80+21.04=−191.76( kcal

mol ). Resultado de los calores de formacióncalculados (∑ ∆ H 0

n−reacciones .)

El siguiente cuadro me muestra los resultados obtenidos de los calores de formación.

Finalmente el calor cedido(∆ Q¿¿cedido) total sera.¿

REACCIONES DE COMBUSTION

CALOR DE COMBUSTION

(∆ H ¿¿0¿¿C)¿¿

CALOR DE VAPORIZACION

(∆ H ¿¿0¿¿V )¿¿

RESULTADO

(∆ H ¿¿0¿¿n−reacciones)¿¿

kcalmol

kcalmol

kcalmol

I - 212.798 2*10.52 - 191.76

II - 372.820 3*10.52 - 341.26

III - 530.605 4*10.52 - 488.525

IV - 686.342 5*10.52 - 633.742

V - 687.982 5*10.52 - 635.382

VI - 843.24 6*10.52 - 780.12

VII - 845.16 6*10.52 - 782.04

VIII - 995.01 7*10.52 - 921.37


−∆ QCED−RC=∑ nA∗∆ H °N −REACCIONES


−∆ QCED−RC=nC 1∗∆ H ° R−I+nC 2∗∆ H °R−II+……………… ..+nN∗∆ H ° N−RN

∆ QCED−RC= [89.12∗(−191.76)]+ [6.22∗(−341.26)]+ [1.76∗(−488.525) ]+[0.24∗(−633.742)]+ [0.44∗(−635.382)]+[0.08∗(−780.12)]+[0.07∗(−782.04 )]+ [0.07∗(−921.37) ]

∆ QCED−RC=−20685.41 kcal

6.2.4.- Calculo de la temperatura máxima de la llama en el caldero.

Para encontrar la temperatura máxima de la llama en el caldero se tiene la siguiente relación de calores.

−∆ QCEDIDO−REACCION DECOMB.=+∆ QRECIBIDO−FORMACION

+∆QRECIBIDO−FORMACION=∆ HCALENTAMIENTO=∑ nF∗cpF∗dT

Donde:nF=moles formadosde los gases decombustion (kmol ) .

cpF=calor especifico formado de los gases de combustion.

dT=diferencial de temperatura ( K ) .

De tabla, se obtienen valores de calores específicos, a condiciones estándar de

referencia de 25ºC (298.16 K) y 1 atm de presión.

Bibliografía: Felder - Rousseau.

Donde :Cp=a+bT+cT 2[ calmol∗K ]

Calores específicos:

El siguiente cuadro me muestra los calores específicos a condiciones estándar de referencia de 25ºC (298.16 K) y 1 atm de presión.

GASES DE

COMBUSTIONa b∗10−2T c∗10−5T 2 INTERVALO DE

TEMPERATURA(K)

CO2(g) 5.316 1.4285 -0.8362 273 - 1800


CO(g) 6.726 0.04001 0.1283 273 - 1800

H2O(g) 7.7 0.04594 0.2521 273 - 1800

N2(g) 6.903 -0.03753 0.193 273 - 1800

Como: +∆QRECIBIDO−FORMACION=∑ nF∗cpF∗dT

Moles formados de los gases de combustión.

CO2 = 216,315 kg = 4916,25mol.

CO = 15,298 kg = 546,357 mol.

H2O = 166,901 kg = 9272.27 mol

N2 = 1265,375kg = 45191,96 4mol.

Reemplazando valores:

∑ mF∗cpF=(nCO2∗cpCO 2)+(n¿¿CO∗cpCO)+(nH2 O∗cpH 2 O)+(nN 2∗cpN 2)¿

∑ mF∗cpF=4916,25∗(5.316+1.4285∗10−2T−0.8362∗10−5 T2 )+¿

546,357∗(6.726+0.04001∗10−2T+0.1283∗10−5T 2 )+¿

9272,27∗(7.7+0.04594∗10−2 T+0.2521∗10−5 T 2 )+¿

45191,964∗(6.903−0.03753∗10−2T +0.193∗10−5 T2 )

Luego:

∑ mF∗cpF=413166,189+59,746∗T +0.0702∗T 2

Dejando en función de la integral.

∫T 0

T

∑ (mF ¿¿cpF)∗dT=∫298

T

(413166,189+59,746∗T +0.0702∗T2¿¿)∗dT ¿¿¿


integrando :

+∆QREC−FORM=413166,189∗(T−298 )+ 59,7462

∗(T2−2982 )+¿

+0.07023

∗(T 3−2983 )

realizando la operacionalgebraica se tiene :

+∆QREC−FORM=( 413166,189∗T−106976219.4 )+¿

+(25.194∗T 2−2237327.976 )+(0.0207∗T 3−546914.235)

+∆QREC−FORM=413166 ,∗T +25.194∗T 2+0.0207∗T3−109760461.6

como :−∆ QCEDIDO−REACCION DE COMB .=+∆ QRECIBIDO−FORMACION=−20685.41 kcal

entonces :+∆ QRECIBIDO−FORMACION=20685410 cal

Reemplazandoel valor del calor de formacion :

20685410=358980.602∗T +25.194∗T 2+0.0207∗T 3−109760461.6

0=358980.602∗T +25.194∗T 2+0.0207∗T 3−130445871.6

despejando T de laecuacion :

T=1945.35 K=1672.20 °

¿ en la formacion de los gases de conbustion¿ .

6.2.5.- Balance global de masa a la torre de lavado.


B C=? (1418.85 kg) CO2 = 186.06 kg Entrada H2O fría salida gases de H2O = 162.30kg comb.lav-enf. N2 = 1070.49 kg

CO2 =186.06 kgCO = 13.15 kgH2O= 162.30kg D N2 =1070.49 kg A (1432 kg) salida H2O caliente

Entrada gases de comb. caliente E (13.15 kg de CO)

Flujos de entrada y salida:

A= Entrada de los gases de comb. caliente. =1432 kg.

B = Entrada del H2O fría

C = salida de los gases de comb.lav-enf.

D= salida del H2O caliente

E= salida del monóxido de carbono (CO). =13.15 kg.

6.2.5.1.- Balance global:

Entrada = Salida

A + B = C + D + E

Donde:

A=C+E … ………… ..despejando C yreemp . datos :

C=A−E=1432 kg−13.15 kg

C=1418.85 kgde gases de combustionlavados y enfriados .



CALOR CEDIDO¿

−∆ QCEDIDO−GASES DE COMB.=+∆QRECIBIDO−AGUA

Donde el calor recibido:

+QRECIBIDO−AGUA=m° H2 O∗cpH 2 O∗∆ T ……… (calor sencible )

donde : m° MP=flujomasico del agua( kgh ).

cpH 2 O=calor especifico del agua ( kcalkg∗°C ) .

∆ T=variacionde la temperatura (°C ) .

Datos :cpH 2 O=0.9987( kcalkg∗° C )…. a una temp .mediade (40 ° C)

Q °H 2 O=479.59m3

hora→ por la densidad del agua :m° H 2 O=477524.53

kghora

T ENT −H 2 OFRIA=31° C γ T SAL−H 2 OCALIENTE

=50° C

Desarrollo decalculo :

+QRECIBIDO−AGUA=m° H2 O∗cpH 2 O∗(T SAL−H 2 OCALIENTE−T ENT−H 2 OFRIA )

Reemplazandodatos .

+QRECIBIDO−AGUA=477524.53∗0.9987∗(50−31 )


+QRECIBIDO−AGUA=9061171.21kcalhora

=−QCEDIDO−GASES DE COMB.

6.2.6.- Balance global de masa a la torre de absorción.

D N2 =1070.49 kg Salida CO2 =? 5.35 kg

B (185 m3/h) C = ? 541.70 kg CO2 = 186.06 kg Entrada MP Salida de la MR H2O = 162.30kg MEA = 193.34 kg

CO2 =186.06 kgH2O= 162.30kg N2 =1070.49 kg A (1418.85 kg) Entrada gases de comb. enfriados


A= Entrada de los gases de comb. enfriados.= 1418.85 kg

B = Entrada de la mea pobre (MP) = 185 litros/hora

C = salida de la mea rica (MR)

D= salida de los gases. 6.2.5.1.- Balance global:

Entrada = Salida

A+B=C+D …………… ..despejando C :

C=A+B – D ……………… …….ec I .

calculo del flujomasico de la mea pobre(m °¿¿MP ).¿

como :m°MP=QMP∗ρMP


donde : m° MP=flujomasico de lamea pobre

QMP=B=caudal demea pobre(185litroshora )

ρMP=densidad de lamea pobre( kg

m3 )NOTA : la densidad ( ρMP>ρH 2O ) , deesamanera setiene la siguiente

deduccion : ρMP=145

145−CMP

CMP=concentracionde lamea pobre (° baume ) .

dato :CMP=10 ° baume(de acuerdo a los analisis realizados en laboratorio).

reemplazando valores :

ρMP=145

145−10=1.074

g

cm3=1074

kg

m3

reemplazando valorescalculados :

m °MP=185

litroshora

∗1 m3

1000 litros∗1074

kg

m3 =198.69kg

hora=B

Calculo del gas carbonico queabandona en la torrede absorcion .

Dato técnico de análisis:

la mezcla que abandona está compuesta por los gases de N2 y CO2

la prueba de chimenea indica que el 0.5 % en volumen que abandona de la torre

es co2 gaseoso.


Como él % de CO2 en la mescla es pequeña en el abandono, se considera que la

masa de la mezcla es igual a la masa del N2.

masaCO 2−desalojado=0.5 %∗masaN 2−salida=0.005∗1070.49 kg

masaCO 2−desalojado=5.35kg

reemplazando valoresen la …………ec I del balance global .

C=A+B – D=FGC−ENT+FMP−ENT – (FN 2−DESALOJADO+FCO 2−DESALOJADO)

C=1418.85+198.69−(1070.49+5.35)

C=541.70 kgde mearica .

6.2.7.- Balance global de masa al intercambiador de calor (calentador).

CO2 =186.06 kg D H2O= 162.30kg Sald. MR CAL MEA = 193.34 kg C

B Sald. MP SC

Ent. MP CAL E

Ent.H2O FRIA

CO2 =186.06 kg H2O= 162.30kg MEA = 193.34 kg A F Ent.MR SC Sald. H2O CAL.


A= Entrada de la mea rica, semi-caliente (MR SC) = 541.70 kg


B = Entrada de la mea pobre, caliente (MP CAL) = 198.69 kg

C = Entrada del agua fría (H2O FRIA)

D= salida de la mea rica, caliente (MR CAL) = 541.70 kg

E= salida de la mea pobre, semi-caliente (MP SC) = 198.69 kg

F= salida del agua caliente (H2O CAL)


Entrada = Salida

A+B+C=D+E+F

reemplazando datos .

541.70+198.69+C=541.70+198.69+ F

(740.38+C )entrada=(740.38+F )salida


6.2.7.2.1.- Balance de energía en la 1ra etapa.

La 1ra etapa consiste en el calentamiento de la mea rica por medio de la mea pobre

proveniente del caldero.

CALOR CEDIDO¿

−∆ QCEDIDO−MEA POBRE .=+∆ QRECIBIDO−MEA RICA

Donde el calor cedido:

−QCEDIDO−MEA POBRE.=m °MP∗cpMP∗∆ T …… …( calor sencible )

donde : m° MP=flujomasico de lamea pobre ( kgh ) .


cpMP=calor especificode lamea pobre ( kcalkg∗°C ) .


Datos :

m °MP=198.69 ( kghora ) .

cpMP=0.608( kcalkg∗° C ).

T ENT−MP=118° C γ T SAL−MP=43 °C

Desarrollo decalculo :

−QCEDIDO−MEA POBRE.=m °MP∗cpMP∗(T SAL−MP−T ENT −MP)

Reemplazandodatos .

−QCEDIDO−MEA POBRE.=198.69( kghora )∗0.608( kcal

kg∗° C )∗(43−118 )° C

−QCEDIDO−MEA POBRE.=−9060.26 ( kcalhora )

6.2.7.2.2.- Balance de energía en la 2da etapa.

La 2da etapa consiste en el semi-enfriado de la mea pobre por medio del agua

proveniente de las torres de enfriamiento.

CALOR CEDIDO¿

−∆ QCEDIDO−MEA POBRE .=+∆ QRECIBIDO−AGUA



+QRECIBIDO−AGUA=m° H2 O∗cpH 2 O∗∆ T

donde : m° H2 O=flujo masicodel agua( kgh ) .



Datos :cpH 2 O=0.9987( kcalkg∗° C )…. a una temp .media(40 °C )

T ENT−H 2OFRIA=31° C γ T SAL−H 2OCALIENTE

=50° C

calculo del flujomasico del agua (m°H 2O ) .

+QRECIBIDO−AGUA=m° H2 O∗cpH 2 O∗(T SAL−H 2 O−T ENT−H 2O)

Despejando (m°¿¿ H 2O) .¿

m °H 2 O=+QRECIBIDO−AGUA

cpH 2 O∗(T SAL−H 2 O−T ENT−H 2O )=

−QCEDIDO−MEA POBRE

cpH 2O∗( T SAL−H 2O−T ENT−H2 O )

m °H 2 O=9060.26( kcal

hora )0.9987( kcal

kg∗° C )∗(50−31 )° C

m °H 2 O=477.48kg deagua

hora

6.2.8.- Balance global de masa a la torre fraccionadora.

C CO2 =186.06 kg


Sald.CO2 gaseoso H2O= 162.30 kg


A= Entrada de la mea rica, caliente (MR CAL) = 541.70 kg

B = Salida del gas carbónico, (CO2 gaseoso)


Entrada = Salida

A=B+C ………………desp . (C ) yreemp . datos .

C=A−B=541.70 kg−193.34 kg=348.36 kg

C=348.36 kg de gascarbonico .

6.2.9.- Balance global de masa al intercambiador de calor de placas (enfriador).

A CO2 =186.06 kg H2O= 162.30 kg Ent. CO2 caliente

B

Ent. H2O


C CO2 =186.06 kg Sald. CO2 enfriado H2O= 162.30 kg

D Sald. H2O caliente


A= Entrada del gas carbónico caliente, (CO2 caliente) = 348.36 kg

B = Entrada del agua (H2O) = 0.478 m3 / hora.

C = Salida del gas carbónico enfriado (CO2 enfriado) = 348.36 kg

D = Salida del agua caliente (H2Ocaliente) =0.478 m3 / hora.


Entrada = Salida

A+B=C+D

como el H 2O de alimentacion, no es parte del producto , se tiene :

H 2 OENTRADA (B)=H 2OSALIDA (D)

entonces :

AENTRADA=CSALIDA=348.36 kgdeCO 2enfriado



CALOR CEDIDO¿

−∆ QCEDIDO−CO2.=+∆ QRECIBIDO−H 2 O


+QRECIBIDO−AGUA=m° H2 O∗cpH 2 O∗∆ T

donde : m° H2 O=flujo masicodel agua( kgh ) .



Datos :

QH2O=0.478m3

hora→ m° H 2O=477.48 ( kg

hora )cpH 2 O=0.99867( kcal

kg∗° C )…. a una temp .media(37 ° C)

TENT−H 2O

=31° C γ T SAL−H 2 OCALIENTE=43 ° C

calculo del calor recibido del agua .



+QRECIBIDO−AGUA=477.48( kghora )∗0.99867( kcal

kg∗° C )∗(43−31)°C

+QRECIBIDO−AGUA=5722.14( kcalhora )=−QCEDIDO−CO2.


VII: SEGURIDAD INDUSTRIAL Y MEDIO AMBIENTE.

6.1.- Programa de Monitoreo Interno.

Este programa tiene como objetivo mantener el conjunto de “PRAXAIR BOLIVIA-SRL”,

con un monitoreo continuo de sus efluentes líquidos que se puedan controlar todos

los limites de los parámetros para arrojar los efluentes al desague, de acuerdo con las

normas de control ambiental.

6.2.- Plan de mantenimiento de equipos de control ambiental.

El monitoreo Ambiental se realiza cada seis meses por una empresa

autorizada por “SERVIMAN”, una empresa registrada y autorizada por el

Ministerio Desarrollo Sostenible.

Las trampas de aceite tienen un control mensual, donde son levantadas las

tapas, verificando su correcta operación, verificando la altura del dispositivo

prolongado de salida del aceite para la caja, ajustando a la altura si fuese

necesario.

La unidad posee equipos para monitorear los gases de combustión de las

emisiones. El equipo TESTO 327-2, analiza la concentración de CO2, CO, O2

en las emisiones gaseosas.

En Planta tenemos equipo detector de gases fijos de NH3 los cuales

monitorean la concentración en el ambiente, de estos gases emitiendo una


señal de alarma cuando los límites máximos permisibles (LMP) son

superados.

6.3.-Procedimentos de control, efluentes líquidos, emisiones atmosféricas y

ruido.

6.3.1.- Control de los efluentes Líquidos.

6.3.1.1.- Agua residual de Torres de Enfriamiento.

El agua que proviene de las Torres de enfriamiento contiene residuos de productos

químicos (fosfatos), sólidos totales, alcalinidad, pH. El efluente es conducido al

circuito de desagüe industrial de la planta, donde se une con el efluente domestico

para ser vertido finalmente al alcantarillado público.

6.3.1.2.- Agua amoniacal.

Esta agua amoniacal es resultado del desboque natural del compresor de amoniaco de

la planta de gas carbónico que se utiliza para la licuación del CO2. Debido a su poca

cantidad de efluente, esta agua amoniacal es tratada por absorción, neutralizándose, a

través de un flujo establecido, no siendo ningún problema para el medio ambiente.

6.3.1.3.- Agua de la prueba hidráulica.

Debido a la característica del almacenamiento del producto y las presiones de trabajo

de los cilindros, se realizan pruebas hidrostáticas con agua, de pozo, esta agua una

vez utilizada en la prueba es enviada al desagüe industrial, previa decantación de

sólidos y grasas.

6.3.2.- Emisiones desembocadas a la atmósfera.

Las emisiones para la atmósfera resultantes de los procesos de producción de la

planta, no afectan al medio ambiente, pero no obstante”PRAXAIR BOLIVIA SRL”. A

través de la empresa especializada “SERVIMAN” realiza los controles necesarios de

acuerdo al nivel establecido según norma.

Los focos de emisión más importantes lo constituyen las 2 torres absorvedoras de

Planta CO2, los gases residuales que salen contienen O2, N2, NOX, CO y restos de


CO2 no absorbido, así como vapor de agua y MEA. De dichos gases solo el NOX y

CO son catalogados contaminantes en concentraciones mayores, se presenta

concentración cero de SO2 debido al uso de gas natural como combustible, el cual no

contiene azufre en su composición.

Tomando como referencia los límites de emisión del Banco Mundial para la industria

en general, las concentraciones halladas de dichos gases en la emisión de las Torres

Absorvedoras, se encuentran por debajo del límite de referencia, por lo cual dicha

fuente de emisión no constituiría riesgo para el ambiente.

Con respecto a las emisiones de MEA, éstas no se presentan en las emisiones de la

chimenea, cabe señalar que no existen límites permisibles para la concentración de

MEA en los gases emitidos.

La Unidad posee un equipo para monitorear los gases de combustión de las

emisiones.

Los “humos blancos” emitidos por la Torre de Absorción obedecen básicamente a la

condensación del vapor de agua al entrar en contacto con la masa de aire circundante

más fría y no partículas sólidas, lo cual no constituye riesgo alguno por inocuo.

El Inventario Ambiental comprende a mayores detalles las emisiones de gases en

Planta de Gas Carbónico.

6.3.3.- Medición de Ruido.

“PRAXAIR BOLIVIA-SRL”-PRODUCCION DE GAS CARBONICO LICUADO, efectúa

mediciones de ruido ambiental, midiendo el nivel de ruido en decibeles (A) en cuyo

caso las mediciones corresponden al perímetro exterior de la planta y cerca de los

puntos receptores. Las fuentes de generación de ruido lo constituyen principalmente

los motores eléctricos que se encargan de accionar los diferentes equipos de la planta,

área de procesos de CO2, calderos, compresor de CO2, compresor de NH3.

Los niveles de ruido de la planta son monitoreados a través de SERVIMAN una

empresa registrada y autorizada por RASIM.


6.3.4.- Desague Sanitario.

Todas las aguas utilizadas en la red sanitaria, baños, duchas y otras. Todas estas aguas

son llevadas a la red de desbague Saguapac, para su tratamiento respectivo.

VII. CONCLUSION Y RECOMENDACIÓN.

7.1.- Conclusión.

La practica industrial realizada en la empresa “PRAXAIR S.R.L – PRODUCCIÓN DE

GAS CARBONICO”, ha sido de muy gran importancia para la formación profesional de

mi persona ya que gracias a la constante cooperación del personal de la planta he

logrado relacionar muchos conceptos impartidos en la universidad con la realidad de la

industria.

7.2.- Recomendación.

Se debe mejorar la seguridad industrial, la parte medio ambiente y además

implementar materiales y equipos en laboratorio, se señala algunos de los pasos

mencionados.

En medio ambiente se sugiere una auditoría interna.

El inadecuado sistema de tratamiento del agua para enfriamiento de la planta

separadora de gases del aire, ha provocado diferentes tipos de fallas a lo largo

del sistema de enfriamiento, teniendo como consecuencia los paros en planta

por mantenimiento correctivo no programado y limpieza de cada uno de los


equipos de enfriamiento que se ven afectados por incrustaciones, corrosión y

ensuciamiento interna de los equipos.

Implementar un ablandador más adecuado para el tratamiento de agua y

además un filtro de arena que cumpla con la características necesarias para

tener menos fallas de los equipos, en el proceso y mejorar la calidad del

producto terminado.

VIII. BIBLIOGRAFIA.

“PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS” / C.J.Geankoplis

Ingeniería de las reacciones químicas “OCTAVE LEVENSPIEL”, editorial

reverte S.A.

OCON-TOJO: “Problemas de Ingeniería Química”, Tomo I-II, 1967 Chile. Problemas de Balance de Materia y Energía /Antonio Valiente

En la Industria Alimentaria.

“JHON H. PERRY “MANUAL DEL ING. QUIMICO”, editorial Hispano – americano (1996).


informe praxair-mileidy severiche

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