3. MARCO PRÁCTICO
3.6 PLAN DE EXPERIMENTACIÓN
3.6.1 Planificación de la Experimentación
Las condiciones de trabajo bajo las cuales se va a desarrollar la experimentación están relacionadas con aquellas variables geográficas, climatologías y recursos que intervienen en el proceso de obtención de papel:
TABLA 21: CONDICIONES GENERALES DE EXPERIMENTACIÓN Área Geográfica: Ciudad de La Paz – Centro de Investigación
Ciencia y Tecnología - Zona Alto Irpavi Altitud: 3.200 a 2.750 msnm (Alto Irpavi)
Presión Atmosférica: 495 mmHg Rango de Temperatura en
Invierno : 4,00°C min – 18,84°C min (Zona Sud) Condiciones de Laboratorio: Ambiente Cerrado, cantidad de luz alta, sin
corrientes de aire.
Calidad del Agua: Agua destilada con conductividad entre 0,2 – 0,5 µS/cm, pH 6,94
FUENTE: Elaboración propia en base a Datos de SENAMHI y VILLENA Mercedes, Instituto
Boliviano de Biología de Altura
Para estudiar los cambios realizados en materia prima, se debe observar la incidencia de cada variable independiente, en este caso los indicadores de cada operación. Este proceso se realiza mediante la experimentación, en cada operación se realizarán distintas pruebas, variando los indicadores o variables en los rangos reportados en la TABLA 20, para observar las característica del
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producto final. Se establecen como variables del proceso de obtención de papel aquellas que hayan brindado mejores resultados.
FIG. 31: PLANIFICACIÓN DE LA EXPERIMENTACIÓN
FUENTE: Elaboración propia
La FIG. 31 muestra las variables que se necesitan evaluar y la respectiva secuencia de pruebas para el desarrollo de la experimentación.
3.6.1.1 Tamaño de Partícula
Se tritura la materia prima para determinar diferentes tamaños de partícula con los cuales se realizarán pruebas, para controlar esta variable se utilizará un tamiz que permita clasificar los tamaños de partícula obtenidos y se seleccionará aquel que brinde a la pulpa consistencia, otorgue resistencia al papel y una elevada concentración de celulosa. El juego de tamices disponibles son de 16, 30, 40 y 50 mesh, los cuales serán provistos por el laboratorio de Ingeniería Civil, por tanto, será necesaria una limpieza antes de utilizar los tamices para evitar la contaminación de las muestras.
3.6.1.2 Relación Solvente – Alimentación
Se define la cantidad de masa de sólido del cual se desea obtener la pulpa celulósica para variar la cantidad de solvente destinado a extraer la celulosa, para este caso el NaOH, se realiza la experimentación con diferentes relaciones solvente – alimentación y se seleccionará aquella que brinde consistencia a la pulpa e incremente la concentración de celulosa. De acuerdo con las pruebas exploratorias el rango para la experimentación está entre 10/1
1°
•Tamano de Particula2°
•Relacion S/F3°
•Concentracion del Solvente4°
•Velocidad de Agitacion5°
•Temperatura de Extraccion6°
• Concentracion del Blanqueador7°
•Tiempo de Prensado80 – 150
hasta 40/1, el volumen del solvente se medirá con una probeta graduada y el peso del sólido con una balanza de precisión.
3.6.1.3 Concentración del Solvente
Una vez definidas las anteriores variables se procederá a identificar diferentes concentraciones del solvente, es decir la proporción de soluto disuelto en el disolvente, para realizar la experimentación se trabajaran con concentraciones del 1% al 6% de acuerdo con los resultados de las pruebas exploratorias; se seleccionará aquella concentración de solvente que no degrade la pulpa celulósica, le brinde consistencia y incremente la concentración de celulosa. Se pesará la cantidad de solvente con una balanza de precisión y el volumen, al cual disolver el solvente, con una probeta graduada.
3.6.1.4 Velocidad de Agitación
Con todas las anteriores variables definidas se procederá a identificar las diferentes velocidades de agitación para realizar la experimentación, esta variable permite incrementar el contacto entre el solvente y el sólido. En un vaso de precipitado de preparan la cantidad de solvente (NaOH) a una determinada concentración destinado a disolver el sólido (material triturado), para luego agitar el contenido del vaso de precipitado a velocidades de 50 rpm, 200 rpm, 400 rpm, 600 rpm y 800 rpm, se seleccionará aquella velocidad de agitación que otorgue consistencia a la pulpa e incremente la concentración de celulosa. El control de la velocidad de agitación se realizará por medio del regulador de velocidad del agitador.
3.6.1.5 Temperatura de Extracción
Con todas las anteriores variables definidas se identifican las diferentes temperaturas de extracción, para desarrollar la experimentación se calienta el contenido del vaso de precipitado por medio de una hornilla con agitador a temperaturas de 20°C, 40°C, 60°C y 80°C y se elige aquella temperatura que facilite la extracción sólido – líquido, otorgue consistencia en la pulpa e incremente la concentración de celulosa. El control de la temperatura se realizará por medio de un termómetro de mercurio.
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3.6.1.6 Concentración del Agente Blanqueador
Con todas las variables de la extracción sólido – líquido definidas, se procederá a identificar diferentes concentraciones del agente blanqueador para desarrollar la experimentación, se elige aquella concentración que otorgue mayor grado de blancura en la pulpa, este grado de blancura se controlara mediante una carta de colores que va desde el marrón hasta el blanco reportado en el ANEXO VIII. Se preparara la cantidad de blanqueador a disolver en agua destilada por medio de una probeta graduada y se procede a introducir la pasta en el vaso de precipitado con el blanqueador para observar los cambios en el color de la pasta. De acuerdo con los resultados de las pruebas exploratorias las concentraciones deben estar entre el 5% y el 15% para no dañar la pasta. 3.6.1.7 Tiempo de Prensado
Con todas las anteriores variables definidas, se procede a identificar diferentes tiempos de prensado para desarrollar la experimentación se establecen tiempos de 1hr hasta 24hr de acuerdo a lo observado en las pruebas exploratorias. Una vez que la hoja de papel ha sido formada se procede a prensar la misma por medio de dos maderas y prensas de mesa, la lamina de papel se pone en medio de un fieltro y las maderas, se elige aquel tiempo de prensado que permita la eliminación de la mayor cantidad de humedad presente en la hoja de papel.
Cada uno de los valores de las variables se seleccionará durante el desarrollo de la experimentación para observar la incidencia en el producto final. La investigación del proceso experimental se realizará de acuerdo con el cronograma propuesto en el ANEXO I.