FASES DE LA INVESTIGACION

Para el desarrollo de esta investigación, se consultaron varios autores que utilizan diferentes metodologías, de los cuales se adaptó a la necesidad de esta investigación. En virtud de esta situación se tomó el criterio del investigador, en cuanto a la metodología planteada por Fábregas (2001), debido a que cumple con los objetivos de la investigación de la cual consta de 4 fases que a continuación se enumera de la forma siguiente:

3.5.1. Fase I. Evaluación del Desempeño del Reactor R-101 sin la Operación del Rehervidor E-304

a) Para el levantamiento de los datos de operación en el área de Cloración Directa, se identificaron y tomaron los datos y especificaciones de operación de cada uno de los equipos que integran el mismo tomando en cuenta aspectos importantes como la temperatura, presión, corrientes, flujo, composición, geometría, capacidad, controladores, entre otros.

b) Modelo en PI ProcessBook y registro de datos de operación

El sistema PI (Plant Information System) es un paquete completamente automatizado que permite almacenar y presentar la información de la planta obtenida por el sistema computarizado de la sala de control (TDC-3000) en el momento requerido por el usuario. Este sistema fue de gran utilidad ya que aportó datos operacionales reales de las alimentaciones, salidas y de las líneas en general que engloban el sistema de Cloración, pudiendo recopilar datos de las condiciones de operación del reactor y de la corriente de recirculación cuando se encontraba fuera de servicio el rehervidor E-304.

A través del sistema PI Process Book se recolectó toda la información necesaria para conocer los controladores, analizadores, transmisores y cualquier otro tipo de sistema que operaba la unidad 100. Se tomaron los datos de algunas

variables críticas y se identificaron las etiquetas (atributos de los Tag´s) de las variables del área de cloración que estuvieron afectadas por la restricción del flujo de recirculación al reactor según el periodo con que se operaba sin el rehervidor E-304, con la ayuda del programa Microsoft Office Excel conjuntamente con PI ProcessBook.

c) Resultó además indispensable registrar toda la observación que se obtuvo, para poder llegar luego a organizar lo percibido en un conjunto coherente. Para ello fue inevitable tomar el medio más comúnmente utilizado para registrar estos tipos de datos a través del programa Microsoft Office Excel, con la elaboración de una tabla la cual fue una auxiliar valiosa pues nos permitió sintetizar y registrar un cúmulo de datos tal que, en ningún caso, podríamos confiar a la memoria, donde se especificaban los valores de archivos históricos en datos comprimidos de las variables que se vieron afectadas cuando se sacó de servicio el rehervidor E-304.

d) Se realizaron las tendencias de las variables más importantes según los días específicos de medición y su relación con las variables de diseño, a través del programa PI Process Book.

3.5.2. Fase II Desarrollar el Cálculo de los Requerimientos para la Operación Normal del Reactor R-101

a) Se elaboró el diagrama de flujo para el modelo del proceso de cloración directa en el programa Microsoft Excel, por lo que se usó la información de las especificaciones de equipos y de las corrientes de alimentación que se explicaron en la fase I de esta investigación, requerido para realizar este estudio. Se seleccionó el programa Microsoft Office Excel por su versatilidad, transparencia en los cálculos, y principalmente, porque a diferencia de otros programas posee la interfase de cálculos iterativos como herramienta adicional a la plataforma de

gráficos con la cual se generaron los diagramas de flujo y se relacionaron los datos por medio de funciones matemáticas, tareas muy útiles para el plan de la investigación.

La simulación incluyó los equipos asociados al área Cloración Directa específicamente aguas abajo del reactor donde se encontraban las corrientes de recirculación, la descripción de los mismos se incluyen en el anexo A de la siguiente tesis de grado.

Figura # 8. Modelo de Simulación para el Programa Microsoft Excel. Fuente: Borhot y Carrillo, (2008).

R 101 C2H4 Cl2 T = 120 ºC P= 2.5 Bar(g) E 102 P-101 D 101 P-102 E-304 Fuera de servicio

DERECHOS RESERVADOS

b) Se identificaron algunas de las variables como temperatura, presión, entre otras, obtenidas anteriormente a través del programa PI Process Book para la definición de los parámetros de operación del Reactor R-101, del tambor de vaporización D-101, del enfriador E-102 y del rehervidor E-304.

A continuación se definen los pasos para el cálculo de los requerimientos de energía del sistema de Cloración Directa:

3.5.2.1. Reactor de Cloración Directa R-101

Ø Flujo de alimentación de Cloro al Reactor R-101

Como primer paso se determinaron algunos parámetros necesarios para la realización de este cálculo:

Se realizó el cálculo para la determinación del volumen:

conv F mEDC mv . = Ec (19) Donde: mv: flujo volumétrico (Nm3/hr) m EDC: flujo másico (kg/hr)

Factor de conversión: 1 kg/hr EDC=1.2611 Nm3/hr

Se determino el flujo volumétrico en kg/hr

mCloro=mv*F.conv Ec (20)

Donde:

m Cloro: flujo másico de Cloro (kg/hr) mv: flujo volumétrico (Nm3/hr)

Factor de conversión: 1 kg/hr Cloro= 3.21 Nm3/hr

Finalmente se calculó el flujo de alimentación de Cloro al Reactor R-101

2 2 2 . * lim Cl conv F Puro mCl Cl mA δ = Ec (21) Donde:

m Cloro Alimentado: flujo másico (kg/hr)

Factor de conversión: 1 kg/hr Cloro= 3.21 Nm3/hr. 2

Cl

δ : Densidad del cloro = 3.18 kg/ Nm3/hr.

Ø Flujo másico de EDC alimentado al Reactor R-101

conv F H mC mv . 4 2 = Ec (22) Donde: mv: flujo volumétrico (Nm3/hr) m Etileno: flujo másico (kg/hr)

Factor de conversión: 1 kg/hr EDC=1.2611 Nm3/hr.

Ø Entalpía especifica del EDC liquido en el Reactor R-101

HvEDC= AT4 +BT3+CT2... Ec (23) Donde:

Hv EDC: entalpía especifica del EDC líquido (kJ/kg)