Planta de Producción de Sulfato de Cobre Pentahidratado a Partir de Chatarra de Cobre en La Ciudad de Oruro

28  110  Descargar (3)

Texto completo

(1)

PLANTA DE PRODUCCIÓN DE SULFATO DE COBRE

PLANTA DE PRODUCCIÓN DE SULFATO DE COBRE

PENTAHIDRATAD

PENTAHIDRATADO A PARTIR

O A PARTIR DE CHATARRA DE COBRE EN LA

DE CHATARRA DE COBRE EN LA

CIUDAD DE ORURO

CIUDAD DE ORURO

1.

1. INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

El sulfato de cobre es

El sulfato de cobre es uno de los compuestos más importantes de cobre. Su founo de los compuestos más importantes de cobre. Su forma comercial másrma comercial más usada es el CuSO

usada es el CuSO44*5H*5H22O (sulfato de cobre pentahidratado). El principal consumidor de esteO (sulfato de cobre pentahidratado). El principal consumidor de este

producto en Bolivia es la industria minera,

producto en Bolivia es la industria minera, que lo utiliza como reactivo activador en plantasque lo utiliza como reactivo activador en plantas concentradoras de flotación de minerales de zinc y plomo. La

concentradoras de flotación de minerales de zinc y plomo. La producción de sulfato de cobre seproducción de sulfato de cobre se realiza principalmente con chatarra de cobre y ácido sulfúrico, mediante el

realiza principalmente con chatarra de cobre y ácido sulfúrico, mediante el proceso de lixiviación;proceso de lixiviación; este proceso se lleva a cabo

este proceso se lleva a cabo en reactores, los cuales deben poseer las características requeridasen reactores, los cuales deben poseer las características requeridas para soportar este proceso, que se

para soportar este proceso, que se lleva a cabo en un mlleva a cabo en un medio acido.edio acido.

2.

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La producción de sulfato de cobre pentahidratado en Bolivia ha

La producción de sulfato de cobre pentahidratado en Bolivia ha sufrido un cambio drástico tras lasufrido un cambio drástico tras la baja de precios de

baja de precios de los minerales, los procesos mantienelos minerales, los procesos mantienen sus costos y el precio del mercado non sus costos y el precio del mercado no cubre tales costos, por lo

cubre tales costos, por lo cual varias empresas pueden llegar a tomar cual varias empresas pueden llegar a tomar la decisión de cerrar en unla decisión de cerrar en un futuro inmediato.

futuro inmediato.

Ante esta situación se plantea desarrollar un proyecto que

Ante esta situación se plantea desarrollar un proyecto que busque la manera de optimizar elbusque la manera de optimizar el proceso de producción con la ayuda de un

proceso de producción con la ayuda de un reactor adecuado para el proceso y reactor adecuado para el proceso y así disminuir losasí disminuir los costos y sea rentable su produ

costos y sea rentable su producción a gran escala cción a gran escala y de esta manera contribuir a ly de esta manera contribuir a la industriaa industria orureña y en general a

(2)

3.

3. OBJETIVOS

OBJETIVOS

3.1.

3.1. OBJETIVO GENERALOBJETIVO GENERAL

--

Optimizar la producción de sulfato de cobre pentahidratado a partir de

Optimizar la producción de sulfato de cobre pentahidratado a partir de chatarra de

chatarra de

cobre.

cobre.

3.2.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOSOBJETIVOS ESPECÍFICOS

Los objetivos específicos del proyecto son: Los objetivos específicos del proyecto son:

--

Reducir costos de producción del sulfato de cobre pentahidratado a través del

Reducir costos de producción del sulfato de cobre pentahidratado a través del

proceso adecuado para las condiciones de presión y temperatura de Oruro.

proceso adecuado para las condiciones de presión y temperatura de Oruro.

--

Diseñar el diagrama de proceso para la producción de sulfato de cobre

Diseñar el diagrama de proceso para la producción de sulfato de cobre

pentahidratado.

pentahidratado.

--

Obtener un producto final con alta pureza.

Obtener un producto final con alta pureza.

4.

4. LIMITACIONES

LIMITACIONES

El proceso puede estar limitado por la:

El proceso puede estar limitado por la:

--

Producción de una cantidad limitada de sulfato cobre pentahidratado.

Producción de una cantidad limitada de sulfato cobre pentahidratado.

--

Producción solo para abastecer el mercado nacional.

Producción solo para abastecer el mercado nacional.

5.

5. JUSTIFICACIÓN

JUSTIFICACIÓN

El proyecto se justifica mediante los

El proyecto se justifica mediante los siguientes aspectos:

siguientes aspectos:

5.1.

5.1. SOCIO-ECONÓMICOSSOCIO-ECONÓMICOS

Desde el aspecto socio-económico, el

(3)

-

La materia prima que se utiliza es chatarra de cobre, el cual tiene un menor costo.

-

Existen varios proveedores de chatarra de cobre en Bolivia que facilitan el proveer

de materia prima al proceso de producción.

5.2. MEDIO AMBIENTALES

Desde el punto de vista medio ambiental, el proyecto se justifica mediante:

-

El Reciclado de la chatarra de cobre es importante para disminuir la contaminación

del ambiente, es por ello que el presente proyecto se justifica al utilizar este

material reutilizable como parte del proceso.

6. ESTADO DE ARTE

6.1. SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO

El sulfato de cobre (II) pentahidratado o sulfato cúprico pentahidratado es el producto de

la reacción química entre el sulfato de cobre (II) anhidro y agua. Éste se caracteriza por su

color calipso y sus rápidos cambios de temperatura al agregarle más agua. Su fórmula

química: CuSO4·5H2O.

(4)

En estado natural se presenta como un mineral llamado calcantita.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Sulfato_de_cobre_(II)

6.2. USOS DEL SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO

(5)

Fuente:  ARTICULO: COMPAÑÍA MINERA SAN GERÓNIMO-PLANTA SAN LORENZO-FAENA

LAMBERT. Autor: Claudio Didier Valdés-Administrador Faena Lambert.

6.3. MATERIA PRIMA PARA LA PRODUCCIÓN DEL SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO

Para la producción de sulfato de cobre pentahidratado, se necesita de manera primordial

la chatarra de cobre y el ácido sulfúrico

6.3.1. CHATARRA DE COBRE

La chatarra de cobre en la ciudad de Oruro se puede conseguir mediante la compra de un

proveedor, el cual ofrece la tonelada de chatarra de cobre a 2900 USD, garantizando hasta

25000 toneladas al mes, el cual parece ser la mejor opción para la compra de la materia

de prima.

6.3.2.  ÁCIDO SULFÚRICO

El ácido sulfúrico es un compuesto químico extremadamente corrosivo cuya fórmula es

H2SO4. Es el compuesto químico que más se produce en el mundo, por eso se utiliza

como uno de los tantos medidores de la capacidad industrial de los países. Una gran parte

(6)

se emplea en la obtención de fertilizantes. También se usa para la síntesis de otros ácidos

y sulfatos y en la industria petroquímica.

Generalmente se obtiene a partir de dióxido de azufre, por oxidación con óxidos de

nitrógeno en disolución acuosa. Normalmente después se llevan a cabo procesos para

conseguir una mayor concentración del ácido. Antiguamente se lo denominaba aceite o

espíritu de vitriolo, porque se producía a partir de este mineral.

La molécula presenta una estructura piramidal, con el átomo de azufre en el centro y los

cuatro átomos de oxígeno en los vértices. Los dos átomos de hidrógeno están unidos a los

átomos de oxígeno no unidos por enlace doble al azufre. Dependiendo de la disolución,

estos hidrógenos se pueden disociar. En agua se comporta como un ácido fuerte en su

primera disociación, dando el anión hidrogenosulfato, y como un ácido débil en la

segunda, dando el anión sulfato.

Tiene un gran efecto deshidratante sobre las moléculas hidrocarbonadas como la

sacarosa. Esto quiere decir que es capaz de captar sus moléculas en forma de agua,

dejando libre los átomos de carbono con la consiguiente formación de carbono puro.

El ácido sulfúrico en la ciudad de Oruro se puede encontrar en la Planta de ácido sulfúrico

Eucaliptus, la cual sería nuestro proveedor

(7)

6.4. MERCADO DEL SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO

La demanda del sulfato de cobre pentahidratado a nivel mundial se abastece

principalmente de:

- 80% productos obtenidos del procesamiento de chatarra de cobre.

- 20% directamente a través del beneficio de minerales y/o productos del cobre

En Bolivia el sulfato de cobre pentahidratado es importado desde los países de Perú y

Chile principalmente, también existen otras empresas en Bolivia que lo fabrican, es por

eso que nuestra localización es de suma importancia, ya que el sulfato de cobre

pentahidratado es usado en plantas de flotación y minería en general, al estar localizados

en Oruro y ser esta una ciudad minera y también estar cerca de ciudades mineras, nuestro

mercado apuntaría principalmente a este sector.

7. LOCALIZACION

La Localización resultante puede determinar el éxito o fracaso de un proyecto. La misma tiene un efecto condicionante sobre la tecnología a utilizar en el proyecto, tanto por las restricciones físicas como por la variabilidad de los costos de operación y capital de las distintas alternativas

tecnológicas asociadas a cada posible ubicación.

Al estudiar la localización de un proyecto se puede concluir que hay más de una solución factible adecuada, y más todavía cuando el análisis se realiza al nivel de pre factibilidad.

De igual manera la óptima localización para el escenario actual puede no serlo en el futuro. Por lo tanto, la selección de la ubicación debe realizarse teniendo en cuenta su carácter definitivo, optando por aquella que permita obtener el máximo rendimiento del proyecto.

(8)

Para determinar el emplazamiento del proyecto primero se deberá realizar un estudio a nivel

macro “macrolocalización” y luego a menor nivel una “microlocalización”.

Fuente: CHAIN SAPAG N; CHAIN SAPAG R. 1996. Preparación y Evaluación de Proyectos. 3º

edición. Editorial McGraw-Hill.

7.1.

MACROLOCALIZACION

Estudiando las políticas de promoción industrial, legislación existente, clima, disponibilidad de recursos y cercanía a los mercados se determina la región donde se ubicará la planta.

Éste análisis se basa en poder distinguir lo que restringe o condiciona la instalación de la industria. Fuente: CHAIN SAPAG N; CHAIN SAPAG R. 1996. Preparación y Evaluación de Proyectos. 3º edición. Editorial McGraw-Hill.

En nuestro caso la planta se instalará en nuestra ciudad ya que es un lugar apto para la fabricación de este producto al tener cerca varias empresas mineras, aparte de tener ciudades con industrias mineras como La Paz y Potosi también cercanas, que es al mercado al cual apuntamos, es decir las plantas de flotación de minerales y otras industrias mineras.

7.2.

MICROLOCALIZACION

Una vez determinada la región en nuestro caso la ciudad de ORURO, se procede a un estudio más detallado en el cual además de la ubicación del mercado se tienen en cuenta otros factores como ser: los canales de comercialización, disponibilidad de personal, infraestructura y servicios

disponibles, disponibilidades de insumos, etc. Evaluando las ventajas y desventajas de las posibles localizaciones se determina el emplazamiento del proyecto; una útil herramienta para evaluar las distintas alternativas es la matriz de localización.

(9)

También hay que destacar los principales efectos del proyecto en su zona de influencia a corto y largo plazo.

La localización adecuada de la empresa que se crearía con la aprobación del proyecto puede determinar el éxito o fracaso de un negocio. Por ello, la decisión acerca de dónde ubicar el proyecto obedecerá no solo a criterios económicos, sino también a criterios estratégicos, institucionales, e incluso de preferencia emocionales. Se busca entonces la localización que maximice la rentabilidad del proyecto.

Esta, puede tener un efecto condicionador en cuanto a la tecnología a utilizar en el proyecto, tanto en las restricciones físicas como en la variabilidad de costos de la operación y capital de las

distintas alternativas tecnológicas.

Entre los factores que determinan la localización de proyectos se encuentran, la cercanía de las fuentes de materias primas, la disponibilidad de mano de obra, la tecnología del proceso, factores ambientales, legales, políticos, entre otros. Pero existe un factor realmente determinante, EL TRANSPORTE.

Entre los métodos existentes se encuentran: el de evaluación por factores no cuantificables, cualitativo por puntos, de Brown y Gibson, y el de maximización del VAN.

En nuestro caso aplicaremos el Método de Brown y Gibson, ya que es un método conocido para mi persona.

7.2.1. METODO DE BROWN Y GIBSON

Combina factores posibles de cuantificar como mano de obra, insumos, transporte, etc., con una serie de factores subjetivos relevantes para el proyecto que se emprendería, como por ejemplo agua, servicios, educación, vivienda.

(10)

A estos factores tanto los objetivos como los subjetivos, se le asignan valores ponderados de peso relativo, se combinan y se decide cuál es la localización más conveniente.

7.2.1.1. ETAPAS DEL METODO

1) Asignar un valor relativo a cada factor objetivo (FO) para cada localización y calcular su peso en cada localización.



  1 

∑ 1 

=

2) Estimar el valor relativo de cada factor subjetivo (FS).



  

=



 ∗ 

3) A partir de allí se calcula el índice de importancia relativa de cada factor.

4) Combinar los factores objetivos y subjetivos asignándoles una ponderación relativa a cada uno (K).

5) Calcular la Medida de Preferencia de Localización (MPL) y se elige la de mayor MPL, mediante la aplicación de la siguiente expresión:



  

+ 1−

Donde la importancia relativa que existe a su vez entre los factores objetivos y subjetivos, hace necesario ponderar con un valor k a un grupo de factores y 1-k al otro grupo.

La alternativa elegida es aquella que obtenga el mayor valor de medida de preferencia MPL.

Fuente: CHAIN SAPAG N; CHAIN SAPAG R. 1996. Preparación y Evaluación de Proyectos. 3º

edición. Editorial McGraw-Hill.

(11)

Aplicando en el proyecto el método de Brown y Gibson tenemos que las opciones serán las siguientes zonas:

Sur(A)

En el caso de la zona sud, el terreno estaría ubicado por la urbanización Villa Challacollo, la cual cuenta con todos los servicios básico como ser luz, agua, telefonía fija, comunicación y

alcantarillado, está en camino hacia la ciudad de La Paz y hacia Eucaliptus el cual sería nuestro proveedor de ácido sulfúrico.

Norte(B)

En el caso de la zona norte, el terreno estaría ubicado por la urbanización la Aurora, la cual también cuenta con todos los servicios básicos como ser luz, agua, telefonía fija, comunicación y alcantarillado, está en camino hacia la ciudad de La Paz.

Este(C)

En el caso de la zona este, el terreno estaría ubicado por Vinto, la zona industrial e Oruro, la cual cuenta con todos los servicios básicos como ser luz, agua, telefonía fija, comunicación y

alcantarillado.

Ahora sabiendo las zonas y lugares por el método de Método de Brown y Gibson determinaremos la mejor zona para nuestro proyecto:

1) Calculo de FO

i

:

(12)

Tabla 1. Calculo de FO

i

:

Localización

Mano de

Obra

Servicios Transporte Terreno Total

1/Ci



 1 

∑ 1 

=

A

9

8

9

9

35

0,028571429

0,336094042

B

10

8

10

9

37

0,027027027

0,317926797

C

9

8

9

8

34

0,029411765

0,345979161

0,08501022

1

2) Estimar el valor relativo de cada factor subjetivo (FS).



  

=



 ∗ 

Tabla 2. Calculo de Rij

Fact. Local

Cercanía al mercado Disp. de terreno Accesibilidad al lugar Comparación pareada ∑ R1 Comparaci ón pareada ∑ R2 Comparación pareada ∑ R3 A 1 1 0 2 0,285714 0 1 1 2 0,333333 1 1 1 3 0,428571 B 1 1 1 3 0,428571 1 1 0 2 0,333333 1 1 1 3 0,428571 C 1 0 1 2 0,285714 1 0 1 2 0,333333 0 0 1 1 0,142857 7 1 6 1 7 1

Tabla 3. Calculo de W

 j

W

1

Cercanía al mercado 0.2

W

2

Disp. de terreno

0.5

W

3

Accesibilidad al lugar 0.3

Formando la Matriz, tenemos:

0,28571429 0,33333333 0,42857143

0,42857143 0,33333333 0,42857143

0,28571429 0,33333333 0,14285714∗

0.20.5

0.3  

0,35237

0,38095

0,26666  







(13)



  

+1−

Donde K=0.25



  0.3483



  0.3652



  0.2864

De aquí vemos que la mejor localización es la opción B, es decir la urbanización la Aurora en la zona norte.

8. PROCESO DE PRODUCCION

El proceso de producción del sulfato de cobre pentahidratado a partir de chatarra de

cobre consta básicamente de siete etapas: recepción y preparación de la chatarra de

cobre, reacción, cristalización, escurrimiento, secado, cernido y molienda, pesado y

ensacado. La reacción se efectúa a 90°C en un reactor por lotes donde ocurre la oxidación

del cobre en presencia de aire y ácido sulfúrico (H

2

SO

4

) en medio acuoso, y tiene una

duración de unas 18 horas, por lo que el tiempo de elaboración del producto final es alto.

Fuente: VARELA V, Alfredo E; ARIAS, Alexandra y REYES, Yelitza. Cinética de la producción

de sulfato de cobre pentahidratado a partir de chatarra de cobre.  Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia

8.1. RECEPCIÓN DE LA CHATARRA DE COBRE

En nuestro proceso la materia prima que en este caso es la chatarra de cobre, esta será

abastecida por un proveedor, el cual garantiza la venta de 25000 toneladas de chatarra de

cobre al mes.

La chatarra de cobre consistiría en residuos de computadoras, residuos electrónicos,

residuos de componentes, chatarra de motores eléctricos y otros.

(14)

8.2. PREPARACIÓN DE LA CHATARRA DE COBRE

Antes del proceso principal para la obtención del sulfato de cobre pentahidratado, la

chatarra de cobre tiene que ser sometida a preparación, esta preparación consiste en la

limpieza y la separación de la chatarra.

El proceso de limpieza de la chatarra de cobre será hecho mediante la limpieza manual y

mecánica, este proceso de limpieza consiste en:

- Clasificación de la chatarra de cobre - Triturado

El proceso de la separación será llevado a cabo mediante la separación magnética.

Fuente: https://prezi.com/hlpbvofwvqoh/purificacion-del-cobre-a-partir-de-chatarra/

8.3. REACCIÓN EN EL REACTOR

El reactor donde se llevará a cabo la reacción tiene que contar con características

especiales para poder soportar la reacción en de un compuesto ácido, la reacción ocurrirá

a una temperatura de 90°C, en el interior del reactor como se puede apreciar en la Figura

1, la cual muestra un esquema del mecanismo de oxidación del cobre en solución ácida

aireada. Las etapas del proceso son: (1) migración de iones hidrógeno a la superficie del

cobre; (2) flujo de electrones sobre la superficie metálica de cobre a los iones hidrógeno;

(3) formación de hidrógeno atómico; (4) formación de moléculas de hidrógeno; (5)

liberación de hidrógeno molecular desde la superficie del cobre. La reacción global es:

(15)

Figura 1. Mecanismo de reacción del cobre en ácido sulfúrico aireado.

La Figura 2 muestra un esquema de las etapas del reactor en tres fases.

Figura 2. Modelo del reactor con tres fases.

Fuente: VARELA V, Alfredo E; ARIAS, Alexandra y REYES, Yelitza. Cinética de la producción

de sulfato de cobre pentahidratado a partir de chatarra de cobre.  Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia

8.4. CRISTALIZACIÓN, ESCURRIMIENTO, SECADO

La mezcla que resulta en el reactor es sulfato de cobre y agua la cual se evapora hasta una

densidad de 1200 [Kg/m

3

], se enfría hasta una temperatura de 10

o

 donde cristalizan y los

cristales se llevan a secado.

(16)

8.5. CERNIDO, MOLIENDA

El cernido y la molienda son procesos que ocurren de manera seguida, es decir los

cristales obtenidos son cernidos y los que no pasan este proceso de cernido, son llevados

a molienda, para volver a ser sometidos a cernido.

8.6. PESADO, ENSACADO, ALMACENAMIENTO

Finalmente, el sulfato de cobre pentahidratado obtenido con pureza del 99% es pesado

para ser llevados a ensacado para su posterior almacenamiento.

(17)

9. DIAGRAMA DE BLOQUES

(18)

10.

BALANCE DE MATERIA

Balance cuantitativo de masa a partir de una materia prima, que es la chatarra de cobre, de 25 [TM/mes] con un contenido de cobre de 25%.

Asumiendo un proceso continuo de 25 dias y 5 dias de mantenimiento mensuales. Entonces se tiene que la materia prima disponible diaria es de:

..



  25





 ∗

  

 

  1 





  1000





 de chatarra de cobre.

(19)

Luego se calcula el peso neto de cobre que será de:

 



  1 []∗ 25%

100%  0,25 []  250[]

Para la obtención de CuSO4*5H2O se hace uso de la reacción siguiente:

2Cu (s) + 2 H2SO4(ac) + O2 + 5 H2O ---> 2 CuSO4* 5H2O(s) + 2 H2O

Si tenemos la masa de cobre se puede hallar las demás masas tanto del ácido sulfúrico necesario, los cristales de sulfato de cobre pentahidratado y el aire requerido, por estequiometria y tomando en cuenta que la reacción tiene un rendimiento de 90%.

Asi pues, la masa de ácido sulfúrico obtenido es de:

 





  2∗

2∗





 ∗ 



 





  98

63,5 







 ∗ 250   385.82[]

 





  385.82[]

Como se utilizará ácido sulfúrico al 98% y que además tendrá un exceso de 20%. Se calcula el ácido sulfúrico que participara en la reacción.



   





 ∗100%

98% ∗



  385.82  ∗100%

98% ∗120%

100%

(20)

La masa de oxigeno obtenido estequiometricamente es:



  

2∗





 ∗ 





  32

2∗63,5 







 ∗250 



  63[]

Como se utilizará aire para la reacción es necesario calcular el aire tomando en cuenta que se tendrá un exceso de aire de 2 veces el aire estequiométrico.



  



 ∗100%

21% ∗



  63  ∗100%

21% ∗200%

100%



  600[]

Luego, la masa del sulfato de cobre obtenido es:



  2∗

2 ∗





 ∗ 



 ∗ 90%

100%



  159,5

63,5 







 ∗250  ∗ 90%

100%



  565,16[]

(21)

Para la obtención de sulfato de cobre pentahidratado se procede a la cristalización de la solución. Donde se obtiene los cristales con un rendimiento del cristalizador de 90%.

∗

  



∗



∗



 ∗ 90%

100%

∗

  249,5

159,5 







 ∗565,16  ∗ 90%

100%

∗

  795,65[]

Tomando en cuenta las perdidas en el secado, molienda, tamizado y envasado de 7%

Tenemos 795.65 [Kg/dia] de cristales de CuSO4*5H2O obtenidos de la cristalización, además el

producto tiene una pureza del 99% de sulfato de cobre pentahidratado. Entonces nuestro producto será de:



  

∗

 ∗(100%−%

100%

)



  795,65  ∗(100%−7%

100% )



  740[]

11.

DISEÑO DEL REACTOR PARA LA OBTENCION DE SULFATO DE

COBRE.

Consideraciones de diseño:

(22)

 El reactor opera de manera intermitente, donde se realiza la carga de los reactantes,

reacción como tal y descarga al filtro.

 El reactor que se diseña opera a temperatura constante. Es por eso que se dispondrá un

sistema de calentamiento enchaquetado.

 El material seleccionado debe tolerar los ácidos corrosivos, como lo es el ácido sulfúrico.

Realizado este análisis ahora procedemos a realizar los cálculos de diseño.

11.1.

CALCULO DEL VOLUMEN DEL REACTOR

Para el cálculo del volumen del reactor podemos hacerlo de la siguiente manera: El tiempo de residencia del reactor es lento, t = 18 horas.

Calculamos los flujos volumétricos de los reactantes que se introducen al r eactor y luego los sumamos.

Para el cobre: densidad chatarraρ=8000 [kg/ m3].

  

  

 ρ

  

  

 1000

 

8000 



  0,125 



Para el ácido sulfúrico:

ρH2SO4=1840 [kg/ m3]

HSO

  

 ρ

HSO

HSO

  472,44

 

(23)

HSO

  0,210 



Luego:

  



 +

HSO

  0,125+0,210

  0,335



  

   ∗ 

  0.335 

 ∗1824

Entonces el volumen del reactor será: V=0.251[m3]

Al reactor se debe incorporar un espacio de trabajo del 50% del volumen. Por lo que se tiene:

V=1,5*0.251[m3]

Volumen del reactor: V=0.377 [m3]

(24)

Altura y diámetro

La altura será de h = 0.80 [m] Luego calculamos el diámetro:

   ℎ  0.47 m

Finalmente el diámetro es: D=0.77 [m]

(25)

11.2. MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

El material con el que será construido va a ser de acero inoxidable.

11.2.1. Acero Inoxidable

Los aceros inoxidables son un grupo de aceros aleados que presentan una resistencia muy significativa a la corrosión (ello no significa que todos resistan las corrosiones)

Los aceros inoxidables se definen como aceros que contienen un 10,5 % o más de cromo. Las pruebas y experimentos realizados indican que un mínimo de 10,5 % de cromo es requerido para hacer que el acero inoxidable tenga suficiente resistencia a la corrosión.

Principio de funcionamiento

El acero cuando se pone en contacto con la atmósfera, empieza a coger "herrumbre". La

herrumbre del acero es la formación del óxido de hierro, y el proceso de oxidación de cualquier metal se llama corrosión. La corrosión resultante del acero suave no es protectiva, y si este acero suave no está lo suficientemente protegido (pintura u otros medios), toda la pieza o componente puede empezar a corroerse.

Cuando el acero inoxidable se expone a la atmósfera, el óxido de cromo se forma

automáticamente en la superficie del acero inoxidable, debido a la gran afinidad entre el cromo y el oxígeno. Esta capa de óxido de cromo es pasiva (químicamente inerte), tenaz (fuertemente sujeta a la superficie del acero) y auto renovable. Esta fina capa generada, de tan solo 130 angstrom, protege la base del acero inoxidable de la corrosión. La auto renovación de la capa superficial del metal significa que al renovarla o modificarla, la capa superficial se renueva por sí sola.

(26)

Corrosión del acero inoxidable

Los aceros inoxidables en realidad son "casi" inoxidables, esto depende de muchos factores que influencian la conducta del acero inoxidable en diferentes aplicaciones, como el tipo de inoxidable, acabado superficial, diseño, fabricación y el entorno o ambiente .

Tipos de acero inoxidable

Existen 5 tipos de acero inoxidable, que se agrupan según sus propiedades:

Grupo 1: son los más apropiados para condiciones no severas, como por ejemplo en interiores, donde no hay contacto con agua o hay una limpieza regularmente, o en exteriores en los que cierta corrosión superficial resulte aceptable. Estos ofrecen una vida más larga que el acero común Grupo 2: son más eficaces en contacto intermitente con el agua, en condiciones que no sean

severas.

Grupo 3: son adecuados para contextos similares al grupo 2, pero son mas fáciles de soldar. Grupo 4: son más resistentes a la corrosión que el acero inoxidable con níquel, adecuados para gran variedad de usos.

Grupo 5: tienen un contenido de cromo muy elevado, alrededor del 29%, más un 4% de molibdeno, lo que los hace igual de resistentes a la corrosión en el agua marina que el titanio. Factores de riesgo de corrosión

 Partículas incrustadas.  Depósitos superficiales.  Defectos superficiales.

(27)

 Discontinuidades estructurales.  Salinidad.

 Aumento de la temperatura.  Condiciones de alta acidez.  Entorno fuertemente reductor.

Factores de prevención de la corrosión

 Superficie limpia.  Superficie lisa.

 Superficie pre-pasivada.

 Envejecimiento de la superficie.  Efecto de lavado.

 Mayor contenido en cromo.

 Condiciones oxidantes (O2 - no demasiado fuertes)

 Adición de molibdeno.

Selección del acero adecuado

Al momento de seleccionar un acero en particular, se debe tomar muy en cuenta todos los

parámetros relacionados con las condiciones de servicio para el que cual se va a utilizar. Se deben seguir las siguientes reglas básicas de selección:

 En el caso de entornos agresivos, seleccionar un tipo con un contenido de cromo y/o

molibdeno mayor.

 Evitar los acabados superficiales rugosos; es preferible una superficie finamente pulido.  Optimizar el diseño en lo relativo a la limpieza.

(28)

 Evitar las geometrías que formen grietas o hendiduras.

 Mantener la superficie limpia con el fin de evitar la aparición de manchas y la acumulación

de polvo.

BIBLIOGRAFIA

1. Chapman J.S.: “Biocide resistance mechanisms”. I nternational Biodeteroration &

Biodegradation, Vol. 51, Issue 2 (March 2003) 133- 138.

2. Quartarone M., Bellomi and Zingales:“Using indole (Benzotriazole) to inhibit copper corrosion in aerated 0,5 M sulfuric acid”. The Journal of Science and Engineering, Vol. 54, N°8 (1998).

3. Tromans D. y Ahmed T.: “Active/passive behavior of copper in strong sulfuric acid”.

Journal of Electrochemical Society, Vol. 145, No. 2 (1998) 601- 608.

4. Carey A.E. and Wheatcraft S.W.: “Non-Fickian ionic diffusion across high- concentration

gradients”. Water Resources Research, Vol. 31, No. 9 (1995) 2213-2218.

5. Mohan R., Boateng K.A. and Myerson A.S: “Estimation of crystal growth kinetics using differential scanning calorimetry”. Journal of Crystal Growth, Vol. 212, No. 3-4 (2000), 489-499.

6. Mohan R. and Myerson A.S.: “Growth kinetics: a thermodynamic approach”. Chemical

Figure

Actualización...

Referencias