industrial
En esta sección se describe el procedimiento establecido para muestrear todas las corrientes sólidas y monitorear diversas variables de las corrientes líquidas y gaseosas presentes en un circuito de granulación de urea industrial de tecnología UFT. Los datos obtenidos fueron utilizados para la formulación de modelos matemáticos de diferentes unidades del circuito, los cuales serán descriptos en los siguientes capítulos de la presente Tesis.
Para evaluar la performance del circuito de granulación se requiere conocer las PSDs de las distintas corrientes sólidas de entrada y salida a/de los diferentes equipos que lo conforman, además de los caudales y otras variables que usualmente se registran en línea como las temperaturas. La única PSD que normalmente se monitorea en este tipo de plantas es la correspondiente al producto que se comercializa, por lo cual fue necesario diseñar un procedimiento específico de muestreo que permitiera contar con las PSDs de las restantes corrientes sólidas. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 m (1 /m m ) tamaño (mm) grilla 21/3 grilla 21/6 funcion densidad
Figura 2.11. Puntos de toma de muestras en el circuito de granulación industrial.
Se establecieron distintos puntos de toma de muestra alrededor de las unidades fundamentales del circuito. Los mismos se referencian en el esquema del circuito presentado en la Figura 2.11 y se describen detalladamente en la Tabla 2.2. El circuito de granulación posee las siguientes características relevantes: a) en el granulador existen dos corrientes de descarga de producto, las cuales se unen antes de ingresar al primer enfriador; b) el circuito incluye dos trenes de zaranda y molino para procesar el material que abandona el enfriador.
Los datos experimentales fueron colectados durante dos ensayos independientes, con la planta operando en condiciones normales. En el transcurso del primer ensayo, el espaciado entre el par de rodillos inferior de ambos molinos (A y B) se varió de 1.60 a 1.40 mm, dejando el espaciado superior fijo en 2.50 mm. Se tomaron muestras cada 4 horas. Durante el segundo ensayo, el espaciado entre el par de rodillos superior de ambos molinos (A y B) se modificó de 2.50 a 2.10 mm, manteniendo el espaciado inferior constante en 1.40 mm. En este caso se tomaron muestras cada 12 horas. Los tiempos a los cuales se introdujeron los cambios en los espaciados entre rodillos y se tomaron las muestras correspondientes a ambos ensayos se esquematizan en la Figura 2.12. Granulador Tamiz de seguridad A Tamiz de seguridad B Enfriador Molino A Molino B 12 13 14 15 Muestra simple
Muestras por duplicado
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Tabla 2.2. Descripción de los puntos de toma de muestras del circuito de granulación.
Toma Descripción
1 Salida del granulador, antes del tamiz de seguridad A 2 Salida del granulador, antes del tamiz de seguridad B 3 Alimentación a zarandas, antes del derivador
4 Gruesos entrantes al molino B 5 Gruesos entrantes al molino A 6 Finos salientes de zaranda B 7 Finos salientes de zaranda A 8 Producto saliente de zaranda B 9 Producto saliente de zaranda A
10 Material molido por el par superior de rodillos del molino A 11 Material molido por el par superior de rodillos del molino B 12 Material molido por el par inferior de rodillos del molino A 13 Material molido por el par inferior de rodillos del molino B 14 Semillas entrantes al granulador provenientes del tren A 15 Semillas entrantes al granulador provenientes del tren B
El muestreo de las corrientes para determinación de sus PSDs se efectuó manualmente siguiendo las normas descriptas por Allen (1997). Las corrientes en caída libre (i.e. alimentación a zarandas, finos y gruesos de zarandas, alimentación y producto del granulador) fueron muestreadas mediante cutters orientados perpendicularmente a las mismas y barriendo la
totalidad del área transversal al flujo, en intervalos regulares y a velocidades relativamente constantes. El material molido por los pares de rodillos superior e inferior de los molinos A y B fue colectado, por razones de seguridad, a través de puertos de muestreo relativamente pequeños localizados por debajo de cada par. Las corrientes que se desplazan sobre cintas transportadoras (i.e., producto saliente de zarandas A y B) fueron muestreadas a lo largo de ellas en distintos puntos, abarcando todo el ancho de la cinta.
Todas las muestras colectadas se dispusieron en bolsas cerradas herméticamente e identificadas apropiadamente. Posteriormente, las correspondientes distribuciones de tamaño de partículas fueron determinadas por tamizado en seco a velocidad y duración de vibración constantes. Se utilizó un tren de tamices compuesto por la siguiente secuencia de apertura de mallas: 5.00, 4.50, 3.97, 3.55, 3.35, 3.15, 2.80, 2.50, 1.98, 1.57, 1.25 y 0.99 mm, expresando los resultados como material retenido sobre cada tamiz.
Figura 2.12. Descripción de los ensayos realizados. GAPS: espaciado entre par superior de rodillos y
GAPI: espaciado entre par inferior de rodillos.
Si bien los datos industriales disponibles son insuficientes para validar la dinámica del circuito completo, resultan sumamente valiosos para verificar los modelos propuestos para el molino de rodillos y la zaranda. La dinámica de estos dos equipos es rápida con relación a la de los lechos fluidizados de granulación y enfriamiento, por lo cual resulta correcta la aplicación de modelos de pseudo-estado estacionario para representar las operaciones de molienda y clasificación por tamaño y el uso de la información experimental de la industria para estimar los parámetros de ajuste involucrados en los respectivos modelos (Adetayo, 1993).
0 6 18 30 42 54 66 78 Hora 0 GAPS: 2.5mm GAPI: 1.4mm Hora 56 GAPS: 2.1mm GAPI: 1.4mm Horarios de cambios en variables operativas Horas ENSAYO 2 Horarios de toma de muestras
y medidas en campo 0 4 8 12 16 20 24 28 32 Hora 0 GAPS: 2.5mm GAPI: 1.6mm Hora 12 GAPS: 2.5mm GAPI: 1.4mm Horarios de cambios en variables operativas Horas ENSAYO 1 Horarios de toma de muestras
y medidas en campo
2.7.Conclusiones
A lo largo de este capítulo, se presentaron conceptos básicos respecto al muestreo, estimación y representación de distribuciones de tamaño de partículas. Varias de las definiciones introducidas serán usadas en los capítulos que siguen. Por otra parte, se describieron detalladamente los diferentes ensayos realizados sobre una planta de alta capacidad para obtener información experimental a utilizar en la formulación de modelos matemáticos de diferentes unidades del circuito.