REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE QUÍMICA
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
DESARROLLO DE LA INGENIERIA CONCEPTUAL DE UNA PLANTA DE
CLORURO FERRICO PARA LA EMPRESA VENCLORO C.A
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR
AL TITULO DE INGENIERO QUIMICO
Realizado por:
Lino J. Colman Ll.
C.I.: 17.630.362.
Edgar H. Colina S.
C.I.: 17.841.768.
Tutor Académico
Ing. Humberto Martínez
Maracaibo, Septiembre de 2009
DESARROLLO DE LA INGENIERIA CONCEPTUAL DE UNA PLANTA DE
CLORURO FERRICO PARA LA EMPRESA VENCLORO C.A
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Lino J. Coman Ll.
C.I.: 17.630.362
Residencia Las Vistas.
Edificio Vista Sur.
Apto. 4D. Av. Guajira.
Teléfono: 0414-1613333.
Edgar E. Colina S.
C.I:17.841.768
Residencia Las Vistas.
Edificio Vista Sur.
Apto.7A.Av. Guajira.
Teléfono:0414-6138798
COLMAN, LINO; COLINA, EDGAR. “Desarrollo de la Ingeniería Conceptual de una
Planta de Cloruro Férrico para la empresa VENCLORO C.A.” Trabajo Especial de
Grado. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería
Química. Maracaibo. Venezuela. Septiembre 2009.
El objetivo general de esta investigación fue el desarrollar la ingeniería conceptual
de una planta de cloruro férrico (FeCl 3 ) para la empresa vencloro, debido a la
inquietud de preparar un coagulante eficaz para la potabilizacion de aguas blancas y
aguas residuales. El objetivo se logró determinando la capacidad de producción de
cloruro férrico (FeCl 3 ) necesaria para la empresa, seleccionando la tecnología mas
viable para la obtención del producto; realizando una prueba a escala piloto para
determinar las condiciones del proceso y llevando a cabo el desarrollo de las
premisas de la ingeniería conceptual como balance de masa, diagrama de flujo de
proceso, plano general de la planta, dimensionamiento de equipos y ubicación de
los mismos. La investigación se considera de proyecto factible, con un diseño de
investigación de campo. Se determinó la producción de la planta en 5760 litros de
FeCl 3 , la tecnología seleccionada fue oxidación del Fe a través de acido clorhídrico
al 30% utilizando una cantidad de 15000 l de HCl y 2730 Kg. de Fe al día, se
determinó una temperatura de reacción máxima de 40 º C a presión atmosférica
como condiciones de operación. Se dimensionaron los tanques, TK-615 de
almacenamiento de HCl con una capacidad de operación de 45000L diseñado de
plástico reforzado con fibra de vidrio, TK -61 que contiene soda cáustica para
neutralizar los vapores de la descarga HCl, TR-603 con una capacidad de 17617L
diseñado de acero recubierto con una resina epoxica, TK- 622 que almacena FeCl 3 ,
se calcularon las bombas centrifugas de PVC necesarias para el proceso PP-61 A/B
y PP-62 A/B. Todos los equipos se diseñaron de materiales altamente resistentes a
la corrosión. Los equipos se distribuyeron según las dimensiones de la planta
existente promoviendo seguridad y la fácil operación de la planta.
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Palabras clave: Acido clorhídrico, Cloruro Ferrico, Diseño, Planta
1
COLMAN, LINO; COLINA, EDGAR. "Development of Conceptual engineering a Plant
ferric chloride for the company VENCLORO CA" Work Special Grade. Universidad
Rafael Urdaneta. Faculty of Engineering. School of Chemical Engineering.
Maracaibo. Venezuela. September 2009.
ABSTRACT
The overall objective of this research was to develop conceptual engineering of a
ferric chloride plant for vencloro`s company due to concerns of developing an
effective coagulant for drinking water and wastewater , the goal was achieved by
determining the capacity of production of ferric chloride (FeCl3) necessary for the
company, selecting the most viable technology to obtain the product, conducting a
pilot test to determine the process conditions and carrying out the development of the
principles of the conceptual engineering as balance mass flow of process, general
level of plant, equipment sizing and location of same. The research project is
considered feasible to design a field research. We determined the production of the
plant in 5760 liters of FeCl3, the technology selected was the oxidation of Fe by 30%
hydrochloric acid, using an amount of 15,000 liters of HCl and 2730 kg of Fe per day,
showed a temperature reaction maximum 40 º C at atmospheric pressure as
operating conditions. Tanks were designed, TK-615 HCl with a storage capacity of
45000L and it was made of reinforced plastic with fiberglass, TK -61 containing
caustic soda to neutralize the HCl vapors download, TR-603 with a capacity 17617L
design of steel coated with an epoxy resin, TK-622 that stores FeCl3, were
calculated PVC's centrifugal pumps were needed for the process PP-61 A / B and
PP-62 A / B. All equipment were designed for materials highly resistant to corrosion.
The teams were distributed according to the dimensions of the existing plant to
promote safety and easy operation of the plant.
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Keywords: hydrochloric acid, ferric chloride, Design, Plant
2
INTRODUCCIÓN
El cloruro férrico es un coagulante ampliamente usado para el tratamiento de
las aguas servidas y con una iniciación en el tratamiento de aguas blancas. El
principal coagulante usado a nivel mundial es el cloruro de aluminio pero
investigaciones realizadas han demostrado que dicho compuesto limita al
enriquecimiento del agua de ciertos nutrientes así como también la relación de este
con el mal de Alzheimer, es por ello que se están buscando alternativas para
sustituirlo y el cloruro ferrico adopta las características necesarias de un coagulante.
También este compuesto es usado en la industria farmacéutica y en la electrónica.
La empresa VENCLORO C.A. es una compañía destinada a la elaboración de
hipoclorito
utilizado
para
el
tratamiento
de
aguas
de
piscina,
limpieza,
desinfectantes, etc. La empresa se ha desarrollado en el área de plantas de
OS
D
A
V
R
E
S
E para el tratamiento de diversas aguas.
coagulante eficaz a gran escala S
queR
sirva
O
H
C
E
DEelR
Basado en esto
cloruro férrico representa una gran alternativa para ser usado por
tratamiento de agua, y es por ello que surge la inquietud de desarrollar un
su fácil obtención y el bajo costo de producción.
Con la presente investigación se pretende eliminar la dependencia del cloruro
de aluminio como coagulante e implantar en el mercado un coagulante con mejores
características y con la menor cantidad de efectos secundarios, dándole
a la
empresa VENCLORO C.A. un producto que genere ganancias aumentando los
espacios de consumo de productos realizados en la misma.
El presente proyecto de investigación se encuentra estructurado de la
siguiente manera:
Capitulo I: Se expone el planteamiento del problema; la formulación y
justificación del mismo; objetivos y delimitación espacial y temporal.
Capitulo II: Contiene los antecedentes y bases teóricas que sirvieron de apoyo
a esta investigación.
3
Capitulo III: Presenta la metodología empleada para la obtención de los datos
necesarios para el desarrollo de la investigación.
Capitulo IV: Se presentan los resultados finales de la investigación.
Por ultimó se concluyó que la planta cloruro férrico debe cumplir con los
siguientes parámetros: capacidad de producción, selección del proceso, consumo de
materia prima e insumos, dimensionamiento de equipos y ubicación de la planta
dentro de la empresa, razón por la cual se recomienda a VENCLORO C.A la
implantación de la planta de cloruro férrico en sus instalaciones.
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
4
OS
D
A
V
CAPITULO
I.
R
E
S
RE
S
O
H
C
E
DER EL PROBLEMA
5
1.1 Planteamiento del Problema.
Usualmente para el tratamiento de agua y potabilizacion de la misma se utiliza
como coagulante el cloruro de aluminio que al reaccionar con el agua cruda forma
hidróxido de aluminio.
Pero estudios recientes demuestran que el aluminio impide en parte la absorción
de nutrientes esenciales para el organismo, puede incluso estar alineada con la
aparición del Mal de Alzheimer.
El metal interfiere en la absorción del calcio, del fósforo y del hierro, especialmente
en personas con funciones renales y hepáticas disminuidas, lo que puede provocar
anemia, fragilidad ósea, y alteraciones en el flujo biliar, entre otras consecuencias.
Al parecer, el aluminio; como muchos de los elementos tóxicos que ingresan al
OS
D
A
V
R
E
S
enfermos renales. Además, altera
la función
RE hepática (disminuye el flujo de bilis), lo
S
O
H
C
E
R más importante del hígado, que es la detoxificación de
DlaEfunción
que incide en
organismo, se elimina a través del riñón, función que no cumplen plenamente los
sustancias que ingresan al organismo, (Romina Kippes, 2004).
Por otra parte, económicamente este producto (cloruro de aluminio), tiene una
obtención muy elevada en costos debido a la materia prima usada para su
elaboración, es por ello que surge la inquietud de elaborar un producto que cumpla
con las mismas funciones del cloruro de aluminio como coagulante, y que sea útil
tanto en tratamiento de aguas residuales como para la potabilizacion de aguas
blancas, por todo esto se encuentra la necesidad de desarrollar la ingeniería
conceptual de una planta que produzca
un aditivo que afecte menos la salud
humana y que su obtención sea la mas fácil posible y económicamente viable,
planteándose así la posibilidad del cloruro de hierro, ya que este es un producto
químico altamente versátil con propiedades únicas, posee un alto poder de
formación de flóculos, característica que es utilizada para diversas aplicaciones. Por
ejemplo, es un eficiente coagulante en el tratamiento de aguas residuales, aguas
industriales y agua potable. Además, el cloruro de hierro ha sido utilizado por
muchos años como un acondicionador de lodos, etapa previa a la filtración.
6
También es ampliamente utilizado como agente lixiviante, para la obtención y
purificación de molibdeno, para el abatimiento de metales pesados como arsénico,
para el grabado y tratamiento de superficies metálicas, etc.
La utilización del cloruro de hierro se va extendiendo al presentar ventajas
técnicas y económicas con relación a otros productos utilizados en la coagulación de
muchas aguas, especialmente en aquellas que poseen un elevado pH de
floculación.
1.2 Objetivos de la investigación
1.2.1 Objetivo general
Desarrollar la ingeniería conceptual de una planta de cloruro férrico para la
empresa Vencloro.
OS
D
A
V
R
E
S
1.2.2 Objetivos específicos
RE
S
O
H
C
E
R
 DefinirDlaEcapacidad de producción de cloruro férrico para
la empresa
VENCLORO C.A.

Seleccionar el proceso de producción de una planta de cloruro férrico para la
empresa VENCLORO C.A.

Determinar las condiciones operacionales del proceso seleccionado mediante
prueba piloto a escala laboratorio en la empresa VENCLORO C.A.

Desarrollar los productos de la ingeniería conceptual de la planta de cloruro
férrico para la empresa VENCLORO C.A.
7
1.3 Justificación e Importancia de la investigación.
A través del presente trabajo
de investigación se pretende desarrollar la
ingeniería conceptual de una planta de cloruro de hierro, la cual sirve de medio de
obtención de un coagulante de grandes propiedades físicas y químicas el cual su
obtención es fácil y económica.
Con el desarrollo de este proyecto se ve beneficiada la empresa VENCLORO,
debido a que tendría las bases técnicas y teóricas para llevar acabo la realización
estructural de la planta, generando una nueva fuente de trabajo, y abriendo el
mercado de coagulante en el país, ya que se presentaría un producto de menor
costo y menos riesgoso a la salud humana, debido a que es mas rápido visualizar su
excesiva presencia en el tratamiento de agua. A consecuencia de lo anteriormente
mencionado la empresa VENCLORO y los entes públicos que utilizan los
OS
D
A
V
R
E
S
E en reducción de costo a la hora de
Rcomo
S
O
H
proyección un beneficio
en
ingresos
C
E
DER
coagulantes a gran escala para el tratamiento de aguas blancas, tendrían en
obtención de la materia prima para dicho tratamiento.
Esta investigación llena un vació de conocimiento, debido que es un tema sin
desarrollar, y gracias a ella se pueden lograr grandes acciones, es decir, ésta sirve
como base a un proyecto a gran escala, que conlleva a la construcción de una
planta para obtener un producto de gran demanda. El desarrollo de la ingeniería
conceptual de la planta va a llevar consigo una investigación técnica y práctica
debido a que se tendrá que cumplir con una serie de normas y parámetros para
poder alcanzar los objetivos, así como también hacer mediciones en campo,
dimensionar equipos, planos de diagrama de flujo, planos de instrumentación y
equipos, formando todo esto un reto intelectual, y a medida que se desarrolle la
investigación se utilizaran todos los conocimientos adquiridos en la Universidad
Rafael Urdaneta, llenando de orgullo a la casa de estudio como a sus miembros.
8
1.4 Delimitación de la investigación.
1.4.1 Delimitación espacial
Este trabajo se realizará en la empresa venezolana de cloro C.A (VENCLORO),
ubicada en la calle 148, entre avenidas 85 y 87, Nº 60-85, en la segunda etapa de la
Zona Industrial, diagonal al Mercado de Mayoristas (MERCAMARA), Sector Mi
Esperanza, Maracaibo – Estado Zulia.
1.4.2 Delimitación temporal
Este trabajo se realizara en un tiempo de seis (6) meses, comprendidos entre
enero y julio de 2009.
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
9
CAPITULO II.
MARCO TEORICO
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
10
2.1 Descripción de la empresa
La Empresa Venezolana de Cloro, C. A. (VENCLORO), es una organización
privada que fue fundada el 12 de marzo de 1990 por iniciativa de los hermanos
Parra Parra: Ingeniero Químico Arnaldo Parra, Ingeniero Petrolero Enrique Parra e
Ingeniero Mecánico Jorge Parra. Todos especialistas en la fabricación de productos
químicos en el ramo de cloro, tal como el Hipoclorito de sodio, gas cloro, cloro
concentrado y doméstico.
Al inicio de sus labores Vencloro contaba con dos oficinas, un laboratorio
pequeño, un galpón y un personal de 3 trabajadores, debido a que la producción de
Hipoclorito de sodio no era en grandes cantidades, así como la recarga de
bombonas de gas cloro no era muy elevada, se usaban para las hidrológicas del
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
país, el mantenimiento de las piscinas y para fabricar cloro comercial.
DER
Sin embargo, al transcurrir el tiempo, Vencloro fue incrementando su cartera
de clientes y posicionándose en el mercado, de echo era una de las pocas
compañías fabricadora de hipoclorito de sodio.
Para mediados de los noventas, en el país se dio una nueva modalidad de
ventas de productos genéricos para la limpieza del hogar, no comercial, el cual
consistía en que el cliente llevaba su propio envase para adquirir lo que necesitara y
a un costo bajo; los llamaron traiga su envase. Entonces Vencloro entra en este
nuevo mercado con la venta del hipoclorito de sodio, porque los mayoristas lo
transformaban en cloro doméstico.
En esa misma época la producción y el espacio físico tuvo un ascenso,
porque se construyeron dos oficinas, un nuevo galpón y el laboratorio se mudó para
este edificio. El personal se hizo insuficiente, por lo que se contrató mayor cantidad
de trabajadores para cubrir las necesidades existentes en administración,
contabilidad y producción
Con toda la experiencia sobre el funcionamiento y manejo del cloro (líquido y
gas) los ingenieros entraron en el área del tratamiento de aguas tipo blancas, negras
11
e industriales, aumentando su línea de productos con coagulantes y floculantes que
ayudan al tratamiento de las mismas.
Para el año 2003 el Ing. Jorge Parra se ocupa enteramente del área
administrativa – contable, y aporta su experiencia académica-docente de la
Universidad del Zulia para el diseño y la construcción de Plantas de Tratamientos de
Aguas destinadas a las comunidades y escuelas.
Desde entonces esta organización busca siempre la optimización de sus
procesos y la innovación de productos más eficaces para tratar el agua, por lo que
están en constantes investigaciones y cuenta con los equipos necesarios para el
diseño, la construcción, el suministro, la instalación, la puesta en marcha y el
adiestramiento del personal necesario para las plantas de aguas a ser tratadas; por
eso fabrica productos químicos que las clasifican y acelera el proceso de limpieza y
potabilización
OS
D
A
V
R
E
S
En la actualidad Vencloro, C.A.,
RseEencuentra en un proceso de ampliación de
S
O
H
C
E
DER
sus instalaciones
con el propósito de aumentar su producción y tener un espacio
.
destinado a las Plantas de Tratamiento de Aguas.
2.2 ANTECEDENTES.
Con la finalidad de sustentar el desarrollo de esta investigación, se revisaron
los siguientes trabajos especiales de grado, los cual se relacionan en cierta forma
con algunas de las variables de estudio de este proyecto:
Olivares Parra, (2005). Desarrollo de la Ingeniería conceptual de una
planta de Ácido Sulfonico para la empresa SOLQUIVEN C.A. Para llevar a cabo
dicho trabajo de grado se planteó, definir la capacidad de producción de una planta
de Ácido Sulfonico para la empresa SOLQUIVEN C.A, seleccionar el proceso de
producción de una planta de Ácido Sulfonico para la empresa SOLQUIVEN C.A,
determinar los requerimientos de materia prima e insumos necesarios para el
funcionamiento de una planta de Ácido Sulfonico, definir las dimensiones de los
equipos de producción de una planta de Ácido Sulfonico, definir la ubicación física
dentro de las instalaciones actuales de una planta de Ácido Sulfonico, determinar la
12
inversión requerida para la implantación de una planta de Ácido Sulfonico para la
empresa SOLQUIVEN C.A.
La investigación según el nivel de medición y análisis de la información fue de
tipo descriptiva, ya que se describió, en todos sus componentes principales, una
realidad. En este caso en particular se describe todo lo referente al desarrollo de la
Ingeniería Conceptual de una Planta de Ácido Sulfonico. Bavaresco (1994,p 24),
explica
“consiste
en
describir
y
analizar
sistemáticamente
características
homogéneas de los fenómenos estudiados sobre la realidad”. Llegaron a la
conclusión de que la planta de SOLQUIVEN C.A
puede producir 6000
kilogramo/ciclo de Acido Sulfonico comprendiendo la duración del ciclo 4 horas y
estimando 2 ciclos diarios. Se evaluaron los distintos procesos existentes para la
elaboración de Ácido Sulfonico, determinándose que el proceso por Vía Húmeda era
menos complejo, debido a que poseyera menos equipos y las condiciones de
OS
D
A
V
R
E
S
como económicamente a las necesidades
REy requerimientos de la empresa.
S
O
H
C
E
DER
operación eran menos severas, siendo más económico y se ajustaba tanto física
De este trabajo de investigación se tomó la parte teórica referente a las
etapas que constituyen a la ingeniería conceptual, dimensionamiento de equipos,
planos a elaborar.
RINCÓN N., Ela B. (2003) “INGENIERÍA CONCEPTUAL PARA LA ADECUACIÓN
DE
LA RED DE CONDENSADO DE FAJA CENTRAL DEL COMPLEJO
PETROQUÍMICO “EL TABLAZO”. Maracaibo. Universidad Rafael Urdaneta,
Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Química, 2.003.
El objetivo de la investigación fue desarrollar la ingeniería conceptual para
adecuar la Red de Condensado de Faja Central del Complejo Petroquímico “El
Tablazo”, con la finalidad de incorporar 70 TMH de condensado proveniente de la
Planta de Olefinas I y alcanzar como mínimo valor de presión 1,03 kg/cm2g en el
límite de batería de Planta Eléctrica. Se realizó la evaluación hidráulica de la red
mediante el programa de simulación Aspen Plus® para determinar las limitaciones
del sistema y determinar cuál era la máxima capacidad de manejo de condensado.
Todo esto permitió obtener ahorros estimados en 260M$/año al sustituir 30% de la
13
alimentación de agua desmineralizada fresca a las calderas 14/15. Para especificar
los cambios a implementar se desarrolló la propuesta para la ingeniería conceptual
con el alcance de los trabajos, balance de masa, lista de materiales, análisis de
costos y descripción del proceso, concluyéndose que las modificaciones propuestas
garantizan la presión requerida en el límite de batería de Planta Eléctrica si se
incorporan las 70 TMH de condensado de Olefinas I. Por último, se recomendó la
ejecución de la propuesta y la instalación de instrumentos de medición de
temperatura y presión en las líneas de Faja Central.
De esta tesis de grado se considero la metodología de investigación, dicha
bases metodologicas y métodos de búsqueda de información son de mucha ayuda
puesto que el tipo de investigación es semejante.
OS
D
A
V
R
E
S
Núñez, Herrera (2005). Desarrolló
la E
ingeniería conceptual de una planta de
R
S
O
H
C
E
ERla empresa VENCLORO C.A. Se desarrollaron los siguientes
Cloro-Soda D
para
objetivos específicos, seleccionar el proceso de producción de Cloro-Soda para
desarrollar la ingeniería conceptual de una planta de Cloro-Soda para la empresa
VENCLORO C.A, determinar los requerimientos de materia prima e insumos
necesarios para el funcionamiento de una planta de Cloro-Soda para la empresa
VENCLORO C.A, dimensionar los equipos de producción de una planta de CloroSoda para la empresa VENCLORO C.A, definir la ubicación física dentro de las
instalaciones actuales para una planta de Cloro-Soda para la empresa VENCLORO
C.A, calcular el monto de la inversión requerida para la construcción de una planta
de Cloro-Soda para la empresa VENCLORO C.A. Se concluyó que la mejor
tecnología a usar para la obtención de Cloro – Soda fue la de Celda de Membrana
por su bajo nivel en: impacto ambiental, severidad del proceso, costo de inversión
inicial, alícuota de consumo de materia prima y consumo de energía eléctrica. Se fijo
una producción de 5000 kg/día de cloro gas con un consumo de Cloruro de sodio al
día de 8470 al 96% de pureza, consumo de Hcl de 80.7 Kg. por día, consumo de
NaOH de 66 Kg. La cantidad de agua reposición requerida para el normal
funcionamiento de la planta es de 5672.064 Kg. por día. El consumo de energía
eléctrica de los electrolizadores es de 15237.5 KW/h día.
14
Esta tesis de grado ayuda a la delimitación de la planta de cloruro de Hierro dentro
de la empresa VENCLORO, así como también en las bases teóricas para poder
llevar acabo la ingeniería conceptual debido que se utilizan reactivos y elementos
químicos como el cloro y acido clorhídrico, los cuales tienen una manipulación y una
acción de uso ya determinada, la cual se ve plasmada en dicho trabajo de
investigación y que son la materia prima de la planta a desarrollar.
2.3 Fundamentos teóricos
2.3.1 Ingeniería Conceptual
OS
D
A
V
R
E
S
RE entre ellos: Descripción del proceso
OdeSingeniería,
H
características E
de R
unE
proyecto
C
D
Es un paquete de información técnico-económica que contiene las principales
productivo, características de los productos finales, materia prima utilizada y
requerimientos generales de área. La finalidad primordial es permitir a la gerencia de
la empresa Venezolana de Cloro C.A. conocer el alcance del proyecto y un estimado
de los costos que implica la construcción del proyecto en cuestión.
Documentos
- Descripción del proceso: Es una explicación paso a paso de la operación y
comportamiento de la planta de Cloruro de Hierro.
- Diagrama de flujo de proceso (DFP): Es un diagrama simplificado de la
descripción del proceso.
- Especificación de Equipos: Es la información técnica de diseño de los
principales equipos del proceso.
- Estándares de Tuberías (Piping Class): Es el estándar por el cual se
diseñaran las redes de tuberías (materiales, velocidades, caídas de presión, entre
otros).
- Consumo de Químicos: Es la especificación de las cantidades y
características de los químicos consumidos en el proceso.
15
La ingeniería conceptual sirve para identificar la viabilidad técnica y
económica del proyecto y marcará la pauta para el desarrollo de la ingeniería básica
y de detalle. Se basa en un estudio previo (estudio de viabilidad) y en la definición de
los requerimientos del proyecto.
Los principales conceptos a analizar y estudiar en esta fase son:

Productos y capacidad de producción

Normativas y regulación

Descripción del proceso de fabricación y requerimientos de usuario

Descripción general de instalación.

Plot plan, diagramas de bloques, distribución de salas, plaos de flujos de
materiales y personas, planos de áreas clasificadas, diagramas de procesos
básicos

Estimación de requerimientos de servicios auxiliares

Lista de equipos preliminar

OS
D
A
V
R
E
S
RE ± 30%
O
Estimación económica
de
laS
inversión
H
C
E
DER
Andrés Loriente (2000)
2.3.2 Condiciones físico-químicas y termodinámicas
Temperatura
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor o
frío. Por lo general, un objeto más "caliente" tendrá una temperatura mayor.
Físicamente es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un
sistema termodinámico. Más específicamente, está relacionada directamente con la
parte de la energía interna conocida como "energía sensible", que es la energía
asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido
traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida que es mayor la
energía sensible de un sistema se observa que está más "caliente" es decir, que su
temperatura es mayor.
En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las
vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas
ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para
16
los gases multiatómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en
cuenta también).
La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados
de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de medición de la
temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es
el kelvin. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de
temperatura es común el uso de la escala Celsius (antes llamada centígrada) y en
los países anglosajones, la escala Fahrenheit. También existe la escala Ranking
(°R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin.
Marsall, w (1983)
Densidad
En física, la densidad, simbolizada habitualmente por la letra griega
y
OS
D
A
V
R
E
S
de masa contenida en un determinado
REvolumen, y puede utilizarse en términos
S
O
H
C
E
DER En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una
absolutos o relativos.
denominada en ocasiones masa específica, es una magnitud referida a la cantidad
piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un
corcho o un poco de espuma.
La densidad absoluta o densidad normal, también llamada densidad real,
expresa la masa por unidad de volumen. Cuando no se hace ninguna aclaración al
respecto, el término densidad suele entenderse en el sentido de densidad absoluta.
La densidad es una magnitud intensiva.
(Ec. 1)
Donde ρ es la densidad absoluta, m es la masa y V es el volumen.
Aunque la unidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es kg/m3,
también es costumbre expresar la densidad de los líquidos en g/cm3.
La densidad relativa o aparente expresa la relación entre la densidad de una
sustancia y una densidad de referencia, resultando una magnitud adimensional y,
por tanto, sin unidades.
17
(Ec.2)
Donde ρ r es la densidad relativa, ρ es la densidad absoluta y ρ 0 es la
densidad de referencia.
La densidad de referencia habitualmente es la densidad del agua líquida
cuando la presión es de 1 atm y la temperatura es de 4 °C. En esas condiciones, la
densidad absoluta del agua es de 1000 kg/m3, es decir, 1 kg/l.
Las unidades de densidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) son:

kilogramo por metro cúbico (kg/m³)

gramo por centímetro cúbico (g/cm³)
Unidades fuera del SI:

OS
D
A
V
R
E
S
En gases suele usarse como
gramo
RE por decímetro cúbico (g/cm³) (usado así
S
O
H
C
E
ERsimplificar con la constante universal de los gases ideales
para D
poder
)

kilogramo por litro (kg/l). El agua generalmente tiene una densidad alrededor
de 1 kg/l, haciendo de esta una unidad conveniente.

gramo por mililitro (g/ml), que equivale a (g/cm³).
También hay equivalencias numéricas de kg/l (1 kg/l = 1 g/cm³ = 1 g/ml).
Otras unidades usadas en el Sistema Anglosajón de Unidades son:

onza por pulgada cúbica (oz/in3)

libra por pulgada cúbica (lb/in3)

libra por pie cúbico (lb/ft3)

libra por yarda cúbica (lb/yd3)

libra por galón (lb/gal)

libra por bushel americano (lb/bu)

slug por pie cúbico.
Caro,R (1979)
18
pH
El pH es una medida de la acidez o basicidad de una solución. El pH es la
concentración de iones o cationes hidrógeno [H+] presentes en determinada
sustancia. La sigla significa "potencial de hidrógeno" (pondus Hidrogena o potentia
Hydrogenii; del latín pondus, n. = peso; potentia, f. = potencia; hydrogenium, n. =
hidrógeno)
El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el
número
de
iónes
libres
de
hidrógeno
(H+)
en
una
sustancia.
La acidez es una de las propiedades más importantes del agua. El agua disuelve
casi todos los iones. El pH sirve como un indicador que compara algunos de los
iones más solubles en agua.
OS
D
A
V
R
E
S
entre el número de protones (iones
HR
) yE
el número de iones hidroxilo (OH-). Cuando
S
O
H
C
E
ER iguala al número de iones hidroxilo, el agua es neutra. Tendrá
el número deD
protones
El resultado de una medición de pH viene determinado por una consideración
+
entonces un pH alrededor de 7.
El pH del agua puede variar entre 0 y 14. Cuando el pH de una sustancia es
mayor de 7, es una sustancia básica. Cuando el pH de una sustancia está por
debajo de 7, es una sustancia ácida. Cuanto más se aleje el pH por encima o por
debajo de 7, más básica o ácida será la solución.
El pH es un factor logarítmico; cuando una solución se vuelve diez veces más
ácida, el pH disminuirá en una unidad. Cuando una solución se vuelve cien veces
más ácida, el pH disminuirá en dos unidades. El término común para referirse al pH
es la alcalinidad.
2.3.3 Materia prima y producto
Ácido clorhídrico
El ácido clorhídrico, ácido muriático o sal fumante es una disolución acuosa
del gas cloruro de hidrógeno (HCL). Esta disolución resulta un líquido transparente o
ligeramente amarillo, que en estado concentrado produce emanaciones de cloruro
19
de hidrógeno (de ahí el nombre de sal fumante) las que combinadas con el vapor de
agua del aire son muy cáusticas y corrosivas de color blanquecino y muy irritantes a
las vías respiratorias.
El ácido clorhídrico reacciona con los metales activos o sus sales de ácidos
más débiles para formar cloruros, casi todos los cloruros son solubles en agua por
eso el ácido clorhídrico encuentra aplicación como eliminador de los sedimentos,
carbonatos de calcio, magnesio, hierro etc en muebles sanitarios. Puede obtenerse
haciendo reaccionar ácido sulfúrico con sal común (cloruro de sodio) según la
reacción siguiente:
2NaCl + H 2 SO 4 -> Na 2 SO 4 + 2 HCl (1)
El ácido clorhídrico que se encuentra en el mercado suele tener una
concentración entre el 25 y 38% de cloruro de hidrógeno. Soluciones de una
OS
D
A
V
R
E
S
E se tienen que tomar medidas de
evaporación en ellas es tan S
altaRque
O
H
C
E
DEyR
almacenamiento
manipulación extras. En el mercado es posible adquirir soluciones
concentración de algo mas del 40 % son químicamente posibles, pero la taza de
para uso doméstico de una concentración de entre 10 y 12 %, utilizadas
principalmente para la limpieza y la regulación del PH de las piscinas.
Glasstone, s y Sesonske, a (1990)
Propiedades físicas
Las propiedades físicas del ácido clorhídrico, tales como puntos de fusión y
ebullición, densidad, y pH dependen de la concentración o molaridad de HCl en la
solución ácida.
20
Calor
Presión
Punto de
específico
de vapor
ebullición
s : kJ/(kg·K)
P HCl : Pa
b.p.
1.16
3.47
0.527
103 °C
-0.8
1.37
2.99
27.3
108 °C
9.45 M
-1.0
1.70
2.60
1,410
90 °C
1.159
10.17 M
-1.0
1.80
2.55
3,130
84 °C
34%
1.169
10.90 M
-1.0
1.90
2.50
6,733
71 °C
36%
1.179
11.64 M
-1.1
1.99
2.46
14,100
61 °C
38%
1.189
12.39 M
-1.1
2.10
2.43
28,000
48 °C
Conc. (m/m)
Densidad
Molaridad
c : kg HCl/kg
ρ : kg/l
M
10%
1.048
2.87 M
-0.5
20%
1.098
6.02 M
30%
1.149
32%
DER
pH
Viscosidad
η : mPa·s
OS
D
A
V
R
E
S
1. Propiedades
S RE físicas del HCL
CH#O
ETabla
Fuente: Joseph Priestley,
La temperatura y presión de referencia para la tabla anterior son respectivamente
20 °C and 1 atmósfera (101 kPa).
El cloruro de hidrógeno es irritante y corrosivo para cualquier tejido con el que
tenga contacto. La exposición breve a bajos niveles produce irritación de la
garganta. La exposición a niveles más altos puede producir respiración jadeante,
estrechamiento de los bronquiolos, coloración azul de la piel, acumulación de líquido
en los pulmones e incluso la muerte. La exposición a niveles aún más altos puede
producir hinchazón y espasmos de la garganta y asfixia. Alguna gente puede sufrir
una reacción inflamatoria al cloruro de hidrógeno. Esta condición es conocida como
síndrome de malfuncionamiento reactivo de las vías respiratorias (RADS, por las
siglas en inglés), que es un tipo de asma causado por ciertas sustancias irritantes o
corrosivas.
Manejo y almacenamiento de HCl
Ácido clorhídrico debe almacenarse y eliminarse de conformidad con las leyes
y reglamentos. La manipulación de ácido clorhídrico debe ir acompañada de
21
medidas de protección colectiva (expresado claramente baños duchas y los ojos en
las cercanías). Es indispensable que la zona destinada para este fin sea fresca (10
–27°C, nunca por encima de 40°C), tenga ventilación adecuada, natural o forzada;
que el producto no se exponga a la luz solar ni a fuentes térmicas y esté alejado de
sustancias inflamables.
El tanque de almacenamiento debe contar con un sistema de ventilación
(venteo) y los gases dispuestos adecuadamente, además de tener un dique de
contención (1.5 veces la capacidad) con recubrimiento resistente al ácido.
Dentro del área de almacenamiento deben existir provisiones de neutralización
rápida: soluciones básicas y acondicionador de vertimientos. Las instalaciones
civiles, eléctricas, mecánicas y otras, deberán estar protegidas contra la acción
corrosiva del ácido clorhídrico, además proveer el área de suficientes y adecuadas
tomas de agua a presión.
OS
D
A
V
R
E
S
Capacidad del tanque de almacenamiento
RE
S
O
H
C
E
DERdel tanque debe ser suficiente para llevar
La capacidad
una población
suficientemente grande y estar en condiciones de recibir el importe total del volumen
de las cisternas. Si el consumo de ácido clorhídrico volumen menos de 50 toneladas
por mes, el ideal de capacidad de almacenamiento debe ser de al menos 1,5 veces
el volumen del camión cisterna. Esto debe ser convenientemente adaptados si el
consumo de ácido clorhídrico superior a 50 toneladas por mes.
Hierro
El hierro es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8,
periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe y tiene una masa
atómica de 55,6 u.
Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza
terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más
abundante. Igualmente es uno de los elementos más importantes del universo, y el
núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al
moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período
de la historia recibe el nombre de Edad de Hierro.
22
Características principales
Es un metal maleable, tenaz, de color gris plateado y presenta propiedades
magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica.
Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre
ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado
elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de
refinado para eliminar las impurezas presentes.
Es el elemento más pesado que se produce exotéricamente por fusión, y el
más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la
más alta energía de enlace por nucleón (energía necesaria para separar del núcleo
un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con
30 neutrones). Tanarro, A (1973)
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Cloruro Férrico
El cloruro de hierro (III) o cloruro férrico (también llamado equívocamente
percloruro de hierro e incluso percloruro férrico), es un compuesto químico utilizado
a escala industrial cuya fórmula es FeCl 3 . El color de los cristales de cloruro de
hierro (III) dependen del ángulo de visión: cuando reflejan la luz los cristales tienen
un color verde oscuro, pero cuando transmiten la luz su color es rojo purpúreo.
Por otra parte, el hexahidrato (FeCl 3 ·6 H 2 O) es de color amarillo o amarillo
anaranjado. El cloruro de hierro (III) anhidro es delicuescente y forma una neblina de
cloruro de hidrógeno en presencia de aire húmedo. Se observa muy raramente en su
forma natural, el mineral molisita, donde puede hallarse en algunas fumarolas.
Obtención

Puede obtenerse al calentar hierro con cloro.[1]
2 Fe(s) + 3 Cl 2 (g) → 2 FeCl 3 (s)
23

También se puede obtener introduciendo partes de hierro en una solución de
ácido clorhídrico
6 HCl  2 Fe  2 FeCl

3
 3H 2
Las disoluciones de cloruro de hierro (III) se producen industrialmente a partir
de hierro y de sus óxidos.
1. Se disuelve hierro puro en una disolución de cloruro de hierro (III)
Fe(s) + 2 FeCl 3 (aq) → 3 FeCl 2 (aq)
2. Se
disuelve
óxido
ferroso
férrico
en
ácido
clorhídrico:
Fe 3 O 4 (s) + 8 HCl(aq) → FeCl 2 (aq) + 2 FeCl 3 (aq) + 4 H 2 O
3. Se oxida el cloruro de hierro (II) con cloro
2 FeCl 2 (aq) + Cl 2 (g) → 2 FeCl 3 (aq)

DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
El cloruro de hierro (II) puede oxidarse con dióxido de azufre:
32 FeCl 2 + 8 SO 2 + 32 HCl → 32 FeCl 3 + S 8 + 16 H 2 O
Procesos de obtención:
Oxidación con cloro gas.
Es un proceso donde se coloca un reactor con hierro en el cual va a entrar
una corriente de cloro gaseoso proveniente de un compresor de cloro, el reactor esta
herméticamente cerrado para impedir la liberación del cloro gaseoso el cual es
altamente toxico, la corriente de gas entra en contra flujo en el reactor, realizando
con reflujo a altas presiones para que este en constante contacto con el hierro, es un
proceso a altas temperaturas y presiones elevadas, donde intervienen, bombas,
reactores, compresores de gas, intercambiadores de calor entre otros.
24
Oxidación con ácido clorhídrico al 30%.
Es un proceso donde intervienen 2 tanques de almacenamiento, 2 bombas y
un reactor por carga abierto a la atmósfera. El proceso comienza al succionar HCL
del tanque de almacenamiento del mismo y trasportarlo al reactor donde va a
reaccionar con una carga determinada de hierro, se espera un tiempo aproximado
para que se lleve a cabo la reacción, el reactor va a contener una entrada de aire de
una compresor de aire, dicho flujo va ayudar a que se complete la reacción ya que
sirve como un catalizador de la reacción y a su vez sirve como medio de agitación
de la mezcla, cuando se obtiene el producto terminada la reacción este es
trasportado al tanque de almacenamiento.
Reacciones Exotérmicas
OS
D
A
V
R
E
S
pueden considerarse dos fases diferenciadas:
RE en primer lugar, los enlaces químicos
S
O
H
C
E
DEseR
de los reactivos
rompen, y luego se reordenan constituyendo nuevos enlaces.
La energía se conserva durante las reacciones químicas. En una reacción
En esta operación se requiere cierta cantidad de energía, que será liberada si
el enlace roto vuelve a formarse. Los enlaces químicos con alta energía se conocen
como enlaces `fuertes', pues precisan un esfuerzo mayor para romperse. Si en el
producto se forman enlaces más fuertes que los que se rompen en el reactivo, se
libera energía en forma de calor, constituyendo una reacción exotérmica.
En el caso de tener reacciones exotérmicas llevadas a cabo en reactores
discontinuos adiabáticos, la temperatura se eleva a medida que aumenta el grado de
conversión. A bajas concentraciones la elevación de la temperatura incrementa la
velocidad de reacción en mayor medida que el efecto del descenso de la misma
debido a una disminución en la concentración de los reactivos. En estas condiciones
el efecto global es el aumento de la velocidad de reacción. Esta tendencia continúa
hasta que se alcanza un máximo de velocidad, a partir del cual la velocidad de
reacción empieza a disminuir, pero siempre se sitúa en unos niveles por encima de
la velocidad de reactores isotérmicos.
En este tipo de curvas se puede observar que en igualdad de condiciones de
reacción y para una misma conversión de reacción, la velocidad de reacción es
25
mayor en un reactor adiabático respecto al isotermo. Esto implica que cualquiera
que sea el tipo de reactor a emplear el tiempo de residencia, y por lo tanto el
volumen del reactor, será inferior respecto al correspondiente reactor isotérmico.
Para reacciones exotérmica será conveniente por lo tanto elevar al máximo posible
la temperatura del reactor para llevar a cabo la reacción.
La optimización de los reactores adiabáticos en los que se lleva a cabo
reacciones endotérmicas o exotérmicas, vendrá dada por el aumento máximo de la
temperatura de operación. Sin embargo existen limitaciones en cuanto al máximo de
la temperatura a utilizar, y se tendrá que tener en cuenta las siguientes
consideraciones:

Descomposición o inestabilidad de los reactivos o productos con la
temperatura.

Evitar la formación de productos indeseables a través de reacciones
OS
D
A
V
R
E
S
REpara la construcción del reactor.
S
O
Imposibilidad de
utilizar
materiales
H
C
E
DER
El costo de la energía utilizada en el calentamiento del reactor, etc.
paralelas.


Godel, F (1981)
2.3.4 Equipos.
Bombas
Siempre que tratemos temas como procesos químicos, y de cualquier
circulación de fluidos estamos, de alguna manera entrando en el tema de bombas.
Según Perry, p6-4.(1992), el funcionamiento de la bomba será el de un
convertidor de energía, o sea, transformara la energía mecánica en energía cinética,
generando presión y velocidad en el fluido. Existen muchos tipos de bombas para
diferentes aplicaciones. Los factores más importantes que permiten escoger un
sistema de bombeo adecuado son: presión última, presión de proceso, velocidad de
bombeo, tipo de fluido a bombear (la eficiencia de cada bomba varía según el tipo de
fluido).
26
Le ecuación de Energía, también conocida como ecuación de Bernoulli se
utiliza para conocer la capacidad de la bomba:


Pa Va 2 Za  g W b
Pb Vb 2 Zb  g






 hltotales


gc
Q
gc
2 gc
2 gc
(Ec.3)
Donde:
h L = Fricción o pérdida de cabezal, kJ/kg
g = Aceleración de la gravedad, m/s2
g c = Constante dimensional, 1x103 kg•m/kN•s2
P = Presión, kPa
v = Velocidad de fluido, m/s
Z 1 , Z 2 = Elevación, m
ρ = Densidad kg/m3
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Perdidas por Accesorio:
h

 l  v
2  D  g
f
(Ec. 4)
ƒ = Factor Darcy, adimensional
D = Diámetro de tubería, m
V = Velocidad del fluido, m/s
g = Aceleración de la gravedad
La ecuación de Darcy es válida tanto para flujo laminar como turbulento de
cualquier líquido en una tubería. Con la ecuación (2) se obtiene la caída de presión
por fricción, esta se aplica a tuberías de diámetro constante por la que pasa un flujo
27
cuya densidad permanece casi invariable a través de la línea recta, ya sea
horizontal, vertical o inclinada.
El factor de fricción (ƒ) es un término netamente empírico que se obtiene de
forma experimental. Se han desarrollado tablas, gráficos y algunas ecuaciones para
obtener el factor ƒ.
El factor de fricción para régimen laminar es solo una función del número de
Reynolds; mientras que para el flujo turbulento es función de la rugosidad relativa,
propia del material de la tubería y el Reynolds. R. Fox (1989, p 48)
Numero de Reynolds:
Re 
4Q
  Dv
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
(Ec.5)
Bombas centrifugas.
Son el tipo más corriente de bombas rotodinámicas, y se denomina así
porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga.
El rodete consiste en cierto número de álabes curvados en dirección contraria
al
movimiento
y
colocados
entre
dos
discos
metálicos.
El fluido entra por el centro u ojo del rodete y es arrastrada por los álabes y lanzada
en dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de
presión y cinética. A la salida, el movimiento del fluido tiene componentes radial y
transversal. Para que no haya una pérdida notable de energía, y por tanto de
rendimiento, es esencial transformar en la mayor medida posible la considerable
cota cinemática a la salida del rodete en la más útil cota de presión.
Normalmente, esto se consigue construyendo la carcasa en forma de espiral,
con lo que la sección del flujo en la periferia del rodete va aumentando
gradualmente. Para caudales grandes se usa el rodete de doble aspiración, que es
equivalente a dos impulsores de simple aspiración ensamblados dorso con dorso;
esta disposición permite doblar la capacidad sin aumentar el diámetro del rodete. Es
28
más cara de fabricar, pero tiene la ventaja adicional de solucionar el problema del
empuje axial.
En ambos casos, las superficies de guía están cuidadosamente pulimentadas
para minimizar las pérdidas por rozamiento. El montaje es generalmente horizontal,
ya que así se facilita el acceso para el mantenimiento. Sin embargo, debido a la
limitación del espacio, algunas unidades de gran tamaño se montan verticalmente.
Las proporciones de los impulsores varían dentro de un campo muy amplio, lo que
permite hacer frente a una dilatada gama de condiciones de funcionamiento. Perry
(1992, p 6-8)
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
29
Figura 1. Curva característica (Comportamiento) de una bomba centrífuga
Fuente: www.marchpumps.com
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Figura 2. Bomba Centrífuga
Fuente: www.marchpumps.com
30
Compresor
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la
presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los
gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la
máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la
substancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su
presión y energía cinética impulsándola a fluir.
Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a
diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas
térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de
densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores
y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su
presión, densidad o temperatura de manera considerable.
OS
D
A
V
R
E
S
E en la actualidad en campos de la
utilizados
Los compresores son ampliamente
R
S
O
H
C
E
DER
ingeniería y hacen
posible nuestro modo de vida por razones como:

Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se
encuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aire
acondicionado.

Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es
el Ciclo Brayton.

Se encuentran en el interior muchos "motores de avión", como lo son los
turborreactores y hacen posible su funcionamiento.

Generan gases comprimidos para la red de alimentación de sistemas
neumáticos, los cuales mueven fábricas completas.
Compresor de Aire
Compresor de aire, también llamado bomba de aire, máquina que disminuye
el volumen de una determinada cantidad de aire y aumenta su presión por
procedimientos mecánicos. El aire comprimido posee una gran energía potencial, ya
que si eliminamos la presión exterior, se expandiría rápidamente. El control de esta
fuerza expansiva proporciona la fuerza motriz de muchas máquinas y herramientas,
31
como martillos neumáticos, taladradoras, limpiadoras de chorro de arena y pistolas
de pintura.
En general hay dos tipos de compresores: alternativos y rotatorios. Los compresores
alternativos o de desplazamiento (ver fig. 2), se utilizan para generar presiones altas
mediante un cilindro y un pistón. Cuando el pistón se mueve hacia la derecha, el aire
entra al cilindro por la válvula de admisión; cuando se mueve hacia la izquierda, el
aire se comprime y pasa a un depósito por un conducto muy fino.
Figura # 3. Compresores de aire alternativos
OS
D
A
V
R
E
S
Los rotativos (ver fig. 3),
producen
RE presiones medias y bajas. Están
S
O
H
C
E
R rueda con palas que gira en el interior de un recinto circular
compuestos D
porEuna
cerrado. El aire se introduce por el centro de la rueda y es acelerado por la fuerza
centrífuga que produce el giro de las palas. La energía del aire en movimiento se
transforma en un aumento de presión en el difusor y el aire comprimido pasa al
depósito por un conducto fino.
Figura #4. Compresores de aire rotatorios
El aire, al comprimirlo, también se calienta. Las moléculas de aire chocan con
más frecuencia unas con otras si están más apretadas, y la energía producida por
estas colisiones se manifiesta en forma de calor. Para evitar este calentamiento hay
que enfriar el aire con agua o aire frío antes de llevarlo al depósito. La producción de
aire comprimido a alta presión sigue varias etapas de compresión; en cada cilindro
se va comprimiendo más el aire y se enfría entre etapa y etapa.
32
Reactores.
Un reactor químico es un equipo en cuyo interior tiene lugar una reacción
química, estando éste diseñado para maximizar la conversión y selectividad de la
reacción con el menor coste posible.
Una posible clasificación es según el modo de operación:

Reactores discontinuos: son aquellos que trabajan por cargas, es decir se
introduce una alimentación, y se espera un tiempo dado, que viene
determinado por la cinética de la reacción, tras el cual se saca el producto.

Reactores continuos: son todos aquellos que trabajan de forma continua.
Otra posible clasificación es en función de las fases que albergan:


OS
D
A
V
R
E
S
Eúnica fase, líquida o gas.
Reactores homogéneos:O
tienen
una
R
S
H
C
E
R
DEheterogéneos:
Reactores
tienen varias fases, gas-sólido, líquido-sólido, gaslíquido, líquido-líquido, gas-líquido-sólido.
Dentro de la idealidad pueden suponerse tres tipos de reactores homogéneos:

Reactores discontinuos: trabajan en estado no estacionario y el más sencillo
sería un tanque agitado.

Reactores continuos tipo tanque agitado (CSTR): estos reactores trabajan en
estado estacionario, es decir que sus propiedades no varían con el tiempo.
Este modelo ideal supone que la reacción alcanza la máxima conversión en el
instante en que la alimentación entra al tanque, es decir que en
cualquier punto de este equipo las concentraciones son iguales a las de la
corriente de salida.

Reactores en flujo pistón (PFR): estos reactores trabajan en estado
estacionario, es decir las, propiedades en un punto determinado del reactor
son constantes con el tiempo. Este modelo supone un flujo ideal de pistón, y
la conversión es función de la posición.
33
En muchas situaciones estos modelos ideales son válidos para casos reales, en
caso contrario se habrán de introducir en los balances de materia, energía y presión
términos que reflejen la desviación de la idealidad. Si por ejemplo la variación de las
propiedades se debe a fenómenos de transporte de materia o calor se pueden
introducir las leyes de Fick o Fourier respectivamente. Sesanke, F (1992)
Ecuaciones para el calculo de volúmenes de tanques y reactores cilíndricos.
Pc

 
D
(Ec. 6 y 7
Vc

 
4
2
D
 h
2.3.5 Hidráulica de Tuberías y Bombas
OS
D
A
V
R
E
S
RE el movimiento de fluidos a través de
En todos los sistemas
queSimpliquen
O
H
C
E
DER
líneas es importante conocer el comportamiento de los mismos en el interior de las
tuberías, esto se realiza por medio de estudios hidráulicos.
El estudio hidráulico se basa en calcular las velocidades y diferenciales de
presión ocasionados por el movimiento de los fluidos dentro de las tuberías y
accesorios tale como codos, válvulas, etc.
El método más común para transportar fluidos de un punto a otro es
impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son
las más frecuentes, ya que esta forma ofrece mayor resistencia estructural y también
mayor sección para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma.
El término velocidad, se refiere a la velocidad media o promedio de cierta
sección transversal dada por la ecuación de continuidad para flujo estacionario, esto
es:
V
=
q
A
=
m
A
1
•
ρ
=
m
•
v
(Ec.8)
A
34
Donde:
q =: Caudal en las condiciones de flujo (m3/s)
A = Área de la sección transversal de la tubería u orificio (m2)
m = Flujo másico (kg/h)
ρ = Densidad del fluido (kg/m3)
v = Volumen específico del fluido
V = Velocidad del fluido, m/s
No se puede estudiar el flujo de fluidos por tuberías sin tomar en cuenta las
pérdidas de energía que supone el rozamiento de las partículas del fluido con las
paredes de la tubería (fricción), este roce tiene como consecuencia la caída de
presión en el sentido del flujo.
Esta pérdida total de presión se puede considerar como la suma de las
OS
D
A
V
R
E
S
través de un conducto de área S
constante
RE y las pérdidas menores debido a los
O
H
C
E
R la tubería, tales como entradas, acoplamientos entre tubos,
DEtiene
accesorios que
pérdidas mayores debida a los rozamientos del flujo completamente desarrollado a
cambios de área y de dirección.
La ecuación general de la pérdida de presión, conocida como la formula de
Darcy y que expresa en metros de fluido es:
h

 l  v
2  D  g
f
(Ec.4)
La ecuación de Darcy es válida tanto para flujo laminar como turbulento de
cualquier líquido en una tubería. Con la ecuación (2) se obtiene la caída de presión
por fricción, esta se aplica a tuberías de diámetro constante por la que pasa un flujo
cuya densidad permanece casi invariable a través de la línea recta, ya sea
horizontal, vertical o inclinada.
El factor de fricción (ƒ) es un término netamente empírico que se obtiene de
forma experimental. Se han desarrollado tablas, gráficos y algunas ecuaciones para
obtener el factor ƒ.
35
El factor de fricción para régimen laminar es solo una función del número de
Reynolds; mientras que para el flujo turbulento es función de la rugosidad relativa,
propia del material de la tubería y el Reynolds. R. Fox (1989, p 48)
Regímenes de flujo en tuberías
Los flujos viscosos se pueden clasificar en laminares o turbulentos teniendo
en cuenta la estructura interna del flujo. En un régimen laminar la estructura del flujo
se caracteriza por el movimiento de láminas o capas; mientras que la estructura del
flujo turbulento se caracteriza por los movimientos tridimensionales, aleatorios, de
las partículas del fluido, superpuestos al movimiento promedio. Para un régimen
laminar, la velocidad del fluido es la máxima en el eje de la tubería y disminuye
rápidamente hasta anularse en la pared de la tubería.
OS
D
A
V
R
E
S
La distribución de velocidades
RenEel régimen turbulento es mas uniforme a
S
O
H
C
E
DERde la tubería que en el régimen laminar. En la práctica de
través del diámetro
ingeniería son mas frecuentes las situaciones de flujo turbulento. R. Fox (1989, p 52
).
Número de Reynolds
Es un parámetro empírico adimensional mediante el cual se puede determinar
el estado de un flujo, este número relaciona el flujo volumétrico, el diámetro de la
tubería,
la densidad y la viscosidad del fluido. Dicho valor numérico puede
considerarse como “la relación de las fuerzas inerciales de la masa del fluido
respecto a las fuerzas viscosas”
El número de Reynolds se define como:
Re 
4Q
(Ec.5)
  Dv
Donde:
Q: Flujo volumétrico (m3/s)
Di: Diámetro interno de la tubería (m)
36
v: Viscosidad cinemática (m2/s)
Si Re < 2000 el flujo se considera laminar, si Re > 4000 se considera
turbulento: cuando Re está entre estos dos valores se dice que el flujo está en
régimen de transición. R. Fox (1989, p 54).
Principios de Cálculos de caída de presión
La ecuación básica para el cálculo de caída de presión para líquidos en
tuberías y accesorios es la ecuación de Bernoulli
generalizada, la cual asume
densidad constante, la ecuación se muestra a continuación:


Pa Va 2 Za  g W b
Pb Vb 2 Zb  g






 hltotales


gc
Q
gc
2 gc
2 gc
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
(Ec.3)
Para tuberías horizontales de diámetro constante, es importante solamente el
término fricción h L . Para tuberías verticales o inclinadas se debe incluir el término de
elevación y para cambios de sección transversal el término de energía cinética. Para
líquidos en general, se puede asumir viscosidad y densidad constante. El flujo no
isotérmico es una excepción, debido al intercambio de calor o a producción o
consumo de calor en el líquido por reacción química o a pérdida por fricción.
En los casos en que el flujo se puede suponer isotérmico a través de la
sección transversal, pero no isotérmico a lo largo de la longitud de la tubería, la
caída de presión puede ser determinada dividiendo la tubería en tramos y calculando
la caída de presión entre cada una de las divisiones hechas
Cuando el flujo no se puede suponer isotérmico a través del tramo de la
tubería en cuestión, es necesario utilizar un método especial de cálculo, ya que la
densidad y viscosidad dependen casi exclusivamente de la temperatura del fluido.
R. Fox (1989, p 58)
37
Tuberías rectas horizontales
La caída de presión en tuberías rectas de diámetro constante es causada
mayormente por fricción y puede ser calculada mediante la ecuación de Fanning. El
factor experimental en esta ecuación, llamado factor Fanning ƒ, es una función del
número de Reynolds y la rugosidad relativa de la pared de la tubería.
Para un determinado tipo de material, la rugosidad es relativamente
independiente del diámetro de la tubería; por lo tanto, el factor de fricción puede ser
expresado como una función del número de Reynolds y del diámetro interno de la
tubería. Para flujo laminar (Re < 2000), el factor de fricción es función solo del
número de Reynolds. La región de transición está limitada por valores del número
de Reynolds comprendidos entre 2000 y 4000. Aquí el flujo puede ser tanto laminar
como turbulento, dependiendo de factores tales como el cambio de la sección
OS
D
A
V
R
E
S
ResEdifícil de determinar y cae en algún lugar
En este régimen, el factor H
de O
fricción
S
C
E
DER
entre los límites para flujo laminar y turbulento. Sin embargo para la mayoría de las
transversal o la presencia de válvulas, accesorios u obstrucciones en las tuberías.
aplicaciones con tubería comercial el fluido tiende a ser turbulento y debe usarse el
valor más alto de factor de fricción.
La precisión de la ecuación de fricción de Fanning es ± 15% para tubos
“tubing” (lisos) y ± 10% para tubería de acero comercial. En ensuciamiento puede
reducir el área de sección transversal o incrementar la rugosidad de la poder de la
tubería con el tiempo. Por esta razón, cuando se calculan las caídas de presión de
debe dar holgura para el ensuciamiento.
La mayoría de los estudios del efecto del ensuciamiento en las caídas de
presión han sido para tuberías con agua. Para tales tuberías en lugar de la
correlación de Fanning, la correlación empírica que se ha usado ampliamente es la
conocida como factor Hazen-Williams. La
correlación contiene un coeficiente
conocido como factor H–W –“C”, el cual es usado para tomar en cuenta la superficie
y ensuciamiento. W. Streeter (1994, p 86).
38
Efectos de Accesorios
Los codos, conexiones “T”, válvulas, orificios y otras restricciones causa
caídas de presión adicional en la tubería. Los accesorios que tiene el mismo
diámetro nominal que la tubería, pueden ser tomados en cuenta en términos de
longitud equivalente de tubería. Esta longitud equivalente puede ser calculada a
partir de los coeficientes de los accesorios. La longitud equivalente es entonces
sumada a la longitud real de la tubería y la suma es usada en la ecuación de
Fanning para predecir la caída de presión total.
El uso de longitudes equivalentes o coeficientes de resistencia es, como se ha
publicado, esencialmente una correlación aproximada de un problema complejo. Si
la caída de presión es un factor crítico por seguridad, economía u otras
consideraciones.
OS
D
A
V
R
E
S
RE Líneas dentro de la Planta: La longitud
guías para estimar longitudes
equivalentes:
S
O
H
C
E
ER ser estimada a partir del plano de distribución, alturas de torre,
Dpuede
real de tubería
Cuando no se dispone del detalle de la tubería se pueden usar las siguientes
etc. La longitud equivalente de los accesorios en las tuberías dentro de la planta
suma entre 200% y 500% de la longitud real. De acuerdo a esto un factor
multiplicador entre 3.0 y 6.0 se puede aplicar para estimar la longitud de tubería
recta.
Líneas fuera de la Planta: Para líneas fuera de la planta, la longitud de tubería
recta aproximada puede ser estimada del plano de distribución. Debido a que los
accesorios en líneas fuera de la planta tienen una longitud equivalente comprendida
entre 20% y 80% de la longitud real, se puede aplicar un factor multiplicador entre
1.2 y 1.8 para estimar longitudes de tubería rectas. R. Fox (1989, p 64).
Tuberías No – Horizontales
En caso de tuberías no horizontales, el término de elevación debe sumarse al
cambio de presión calculado por las pérdidas por fricción y energía cinética usando
la siguiente expresión:
(ΔP) e
=
F ρ•g (Z 2 -Z 1 )
(Ec. 7)
gc
39
Donde:
(ΔP) e
= Caída de presión debido al cambio de elevación, kPa
Z 1 ,Z 2
= Elevación al comienzo y final de la tubería, m
F
= Factor que depende de las unidades utilizadas, el valor en el
sistema
métrico es 9.81 x 10–3
R. Fox (1989, p 80).
2.3.6 Planos de Procesos y Ubicación
Diagrama de flujo de Proceso (PDF)
Es un diagrama que utiliza símbolos gráficos para representar el flujo y las
fases de un proceso. Está especialmente indicado al inicio de un plan de mejora de
procesos, al ayudar a comprender cómo éstos se desenvuelven. Es básico en la
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
gestión de los procesos.
Ventajas

DER
Facilita la comprensión del proceso. Al mismo tiempo, promueve el acuerdo,
entre los miembros del equipo, sobre la naturaleza y desarrollo del proceso
analizado.

Supone una herramienta fundamental para obtener mejoras mediante el
rediseño del proceso, o el diseño de uno alternativo.

Identifica problemas, oportunidades de mejora y puntos de ruptura del
proceso.

Pone de manifiesto las relaciones proveedor - cliente, sean éstos internos o
externos.
Objetivos y alcances
Definir las reglas básicas a seguir para la construcción y la correcta
interpretación de los Diagramas de Flujo, resaltando las situaciones en que pueden,
o deben, ser utilizados.
Es de aplicación a todos aquellos estudios en los que un grupo de trabajo
necesita conseguir un conocimiento sobre el funcionamiento de un proceso
40
determinado que sirva como base común para todos sus componentes o se debe
realizar un análisis sistemático del mismo.
Su utilización será beneficiosa para el desarrollo de los proyectos abordados
por los Equipos y Grupos de Mejora y por todos aquellos individuos u organismos
que estén implicados en la mejora de la calidad.
Además se recomienda su uso como herramienta de trabajo dentro de las
actividades habituales de gestión.
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Figura # 5: Diagrama de Flujo. Producción de Etanol. Fernández (2000)
Un PFD de tipo comercial contiene la siguiente información:

Todos los equipos principales en el proceso se presentarán en el diagrama
con una descripción de este. Cada equipo tendrá asignado un número único
y un nombre descriptivo

Las corrientes de flujo de proceso están representadas por un número. Se
incluye una descripción de las condiciones de proceso y la composición
química de cada corriente. Estos datos se presentan directamente en el PFD
o se incluyen en una tabla adicional

Se muestran todas las corrientes de servicios que se suministran a los
equipos principales o que brindan una función en el proceso
41

Lazos de control básicos, que ilustren la estrategia de control usada para que
el proceso opere dentro de condiciones normales
SÍM INFORMACIÓN SUMINISTRADA EN UN
RESUMEN DE FLUINFORMACIÓN ESCENCIAL
- Número de Corriente
- Temperatura (ºC)
- Presión (bar)
- Fracción de Vapor
- Flujo Másico Total (Kg/h)
- Flujo Molar Total (Kmol/h)
- Flujo Individual de cada componente (Kmol/h)
INFORMACIÓN OPCIONAL
OS
D
A
V
R
E
S
- Fracción Másica del ComponenteS RE
ECHO
DER(m3/h)
- Flujo Volumétrico
- Fracción Molar del Componente
- Propiedades Físicas
Densidad
Viscosidad
- Datos Termodinámicos
Capacidades Calóricas
Entalpía de la Corriente
- Nombre de la CorrienteBOLOS MÁS UTILIZADOS EN UN PFD
Intercambiadores de Calor
Torres
Bombas, Turbinas y Compresores Vasijas
Reactores
Tanques de almacenamiento
Quemadores
Válvula
Válvula de Control
Número de Corriente Válvula de Globo
Bandera de Instrumento
42
Entrada del Proceso
Salida del Proceso
CONVENCIONES UTILIZADAS PARA LOS EQUIPOS
XX - Letras de identificación para cada equipo
C - Compresor o Turbina
E - Intercambiador de Calor
H - Quemador
P - Bomba
R - Reactor
T - Torres
TK - Tanque de Almacenamiento
V - Vasija
Y- Hace referencia a un área dentro de la planta
ZZ - Número asignado para cada ítem dentro de
OS
D
A
V
R
E
S
A/B - Simboliza unidades que trabajan
RenEparalelo o de repuesto que no se muestran
S
O
H
C
E
R
en el PFD DE
una clase de equipo
Información Adicional
Descripciones adicionales de cada equipo ubicadas en la parte superior del PFD
C - 501
Compresor
Área de la
Planta
Número de equipo en la sección
XX - YZZ
Nombre
Área
Números
Plano general de planta. (Layout)
43
Consiste en la distribución física de las instalaciones actividad por la que se
determina el tamaño, la forma y la localización, de cada departamento en un área
pre-determinada. Consiste en seleccionar:
-Aéreas de producción y áreas de almacenaje
- Selección del tamaño de cada área
- Selección de la disposición física del equipo y personal en cada área
Este plano se realiza cuando:
-Se va a proceder a la instalación de una nueva Planta
-Creación / Eliminación de líneas de productos
- Modificación de Diseños (cambios en secuencia de operaciones
OS
D
A
V
R
E
S
-Cambios administrativos. Medina,S
J (1990)
RE
O
H
C
E
DER
-Cambios en los volúmenes de demanda
Plano maestro (Plot Plan)
Es el diagrama de distribución de equipos, espacios, que comúnmente se
conoce como vista aérea. En la actualidad los Plot plan están siendo reemplazados
por las denominadas maquetas electrónicas que permiten hacer un avistaje de cada
uno de los planos, de muchas vistas, de las cuales una es la vista aérea.
El Plot plan tiene como misión fundamental la de distribuir los espacios
convenientemente para realizar cualquier tipo de maniobra, ya sea el ingreso o
egreso de maquinarias, armado de andamios, espacio para mantenimiento de
equipos o líneas, etc.
Es común encontrarnos con equipos que no se pueden desarmar porque no tienen
espacio necesario para hacerlo; por ejemplo: un intercambiador de calor necesita de
un espacio total de dos veces el largo del mazo de tubos.
También se utiliza el Plot Plan para ubicar una planta o proceso dentro de una
fábrica y representar todas las áreas que en ella existen: administración, suministros,
etc.
44
Con las maquetas electrónicas se corrigen uno de los defectos de los Plot plan, el no
tener idea de la altura disponible cuando se hacía la distribución de espacios. Con
una maqueta electrónica se representa totalmente la planta antes de que esta esté
construida
y se puede corregir sobre ella los errores que observamos antes que se construya
los prefabricados que irán montados.
La técnica de construcción de maquetas electrónicas no es exclusiva de
profesionales de ingeniería de procesos, también participan dibujantes o
diseñadores, arquitectos de la planta y son evaluadas con los responsables de cada
área (civil, eléctrica, etc.).
2.3.7 Balance de Materia y Energía
OS
D
A
V
R
E
S
acumulación de datos de las propiedades
REfísicas, que son necesarias para estimar la
S
O
H
C
E
R de transportes de cantidad de movimiento, transmisión de
Eprocesos
velocidad deD
los
Una de las tareas en las que utiliza más tiempo el ingeniero consiste en la
calor, transferencia de materia, cinética de las reacciones químicas, así como
equilibrios físicos y químicos.
La cantidad de datos necesarios para el estudio de los procesos varía según
la exactitud de los resultados que se desee y el tiempo disponible por el ingeniero.
En ocasiones vasta conocer su presión de vapor, temperatura normal de ebullición,
calor específico, etc. Para facilitar esto existen en un gran número de fuentes donde
se pueden obtener "Equivalencias de la Conductividad Calorífica", por dar un
ejemplo.
Materia y Energía
La masa es una variable dependiente fundamental de interés, y sus variables
características se determinan fácilmente, ya que es común y evidente, como se de,
la masa total o la masa de un componente en particular. Por lo que no se hablara
mucho de ella. En los problemas en que la energía es la variable dependiente
fundamental, la selección de las variables características no se hace tan
45
rápidamente, por lo tanto, es necesario que la primero se estudiado las diversas
clases de energía
Y considerar las variables características que se emplean para medir la energía de
un sistema.
Conservación de masa
Una de las leyes de básicas de la física es la ley de la conservación de la masa.
Esta expresa en forma simple que la masa no puede crearse ni destruirse solo
transformarse, por consiguiente la masa total de todos los materiales que entran en
un proceso debe ser igual a la masa total de todos los materiales que salen del
mismo, más la masa de los materiales que se acumulan o permanecen en el
proceso.
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
R = Salidas + Acumulación
DEEntradas
Expresado en otras palabras, “lo que entra debe de salir”. A este tipo de sistema
se le llama proceso de estado estable.
Para resolver un problema de balance de materiales es aconsejable proceder
mediante una serie de etapas definidas, tales como:
46
Subproducto Gas
Materias
primas
Proceso 1
Proceso 2
Proceso
3
Producto
Terminad
Recirculación
Subproducto Sólido o
Liquido
©Barrios Quiroz, 2003
Figura # 6. Balance de Masa. Quiroz, B (2003)
OS
D
A
V
R
E
S
RdeEentrada con una flecha apuntando hacia
que muestre simplemente H
la corriente
S
O
C
E
DER
dentro y la corriente de salida con una apuntando hacia fuera. Inclúyase en cada
Trácese un diagrama simple del proceso. Este puede ser un diagrama de bloques
flecha composiciones, cantidades, temperaturas, y otros detalles de la corriente.
Todos los datos pertinentes deben quedar incluidos en este diagrama.
Escríbanse las ecuaciones químicas involucradas (Si las hay).
Seleccione una base parapara el cálculo. En la mayoría de los casos, el problema
concierne a la cantidad específica de una de las corrientes del proceso, que es la
que se selecciona como base.
Procédase al balance de materiales. Las flechas hacia dentro del proceso
significaran entradas y las que van hacia fuera salidas. El balance puede ser un
balance total de materiales o un balance de cada componente presente (cuando no
se verifican reacciones químicas).
47
2.4. Mapa de Variable
Variable: Ingeniería conceptual de la planta de cloruro férrico.
Objetivo general: Desarrollar la ingeniería conceptual de una planta de cloruro
férrico para la empresa VENCLORO C.A.
Definición conceptual: La ingeniería conceptual sirve para identificar la viabilidad
técnica y económica del proyecto y marcará la pauta para el desarrollo de la
ingeniería básica y de detalle. Se basa en un estudio previo (estudio de viabilidad) y
en la definición de los requerimientos del proyecto.
Definición particular: La ingeniería conceptual de una planta de Cloruro de Hierro
sirve para identificar la viabilidad técnica y económica del proyecto de elaboración de
una planta de Cloruro de Hierro y marcará la pauta para el desarrollo de la ingeniería
básica y de detalle. Se basa en un estudio previo (estudio de viabilidad) y en la
definición de los requerimientos del proyecto.
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
48
Tabla # 2. Mapa de Variable
Objetivo Especifico
Variable
sub-variable o dimensión
1. Definir la capacidad de producción de una
Cantidad de producto que se
planta de cloruro férrico para la empresa
realizará en la planta por unidad de
VENCLORO C.A.
tiempo.
2. Seleccionar el proceso de producción de
Proceso por oxidación con HCl o
por oxidación con Cl2
VENCLORO C.A
DEREC
del proceso seleccionado mediante prueba
piloto a escala laboratorio en la empresa
VENCLORO C.A
4. Desarrollar los productos de la ingeniería
conceptual de la planta de cloruro férrico para
la empresa VENCLORO C.A
-
Condiciones físico-químicas y
termodinámicas
-
Masa.
Tiempo
Especificaciones.
-
S
O
D
A
V
R
E
S
E
R
S
HO
una planta de cloruro férrico para la empresa
3. Determinar las condiciones operacionales
-
Tecnología de elaboración
-Temperatura
- Color
- Densidad
Ingeniería conceptual de una
-Bases de Diseño
planta de cloruro Férrico.
-Descripción de Proceso
Productos de la Ingeniería
conceptual
- Balance de masa
-PDF
-Plano general de planta
-Lista de líneas
-Plano de ubicación de equipos
Colman, Colina (2009)
49
2.5 Definición de términos básicos.
Bases fuertes: Es aquella que no se disocia cuantitativamente en disolución
acuosa, en condiciones de presión y temperatura.
Acido Fuertes: Se llama acido fuertes, aquel acido que se disocia completamente a
temperatura y presiones constantes.
Concentración: Es la magnitud fisco-química que nos permite conocer la
proposición entre el soluto y el disolvente en una disolución.
Conductividad: La cantidad de electricidad que un agua puede conducir. Esta
expresada en magnitudes químicas.
Gravedad: Fuerza responsable de la atracción mutua de masa separada,
comúnmente se mide como aceleración de gravedad.
Subproducto: Residuo producido por una industria que es utilizada por otro tipo de
industria como materia prima .
OS
D
A
V
R
E
S
precipitación. Por ejemplo el alumbre
que
REes un grupo de compuesto.
S
O
H
C
E
R
Solubilidad:D
esEuna medida de capacidad de una determinada sustancia
Floculante: Sustancia química que aglutina sólidos en suspensión, provocando su
para
disolverse en otra.
Coagulante: En química de aguas, un coagulante es una sustancia que favorece la
separación de una fase insoluble en agua por medio de sedimentación.
Inorgánica: Se denomina sustancia inorgánica a toda sustancia que carece de
enlaces entre átomos de carbonos y átomos de hidrógenos (hidrocarburos)
Corrosión: Es el deterioro de un material a consecuencia de un ataque
electroquímico por su entorno.
Óxidos: Se pueden sintetizar normalmente directamente mediante procesos de
oxidación por ejemplo con magnesio o bien con fósforo.
Átomo: La partícula mas pequeña posible de un elemento químico que conserva su
identidad o propiedades.
Moléculas: En química una molécula, es una partícula formada por un conjunto de
átomos ligados por enlaces covalentes o metálicos.
Aguas arribas: Dícese de una serie de equipos y líneas de producción que
anteceden el equipo o parte del proceso a la que me estoy dirigiendo.
Explotación: Aprovechamiento. Sitio donde se explota alguna riqueza y elemento
que sirve para ellos.
50
Producción: Es aquella que formula y desarrolla los métodos mas adecuados para
la elaboración de los productos al suministrar y coordinar la mano de obra, equipos,
instalaciones, materiales y herramientas requeridas.
Refinación: Es el proceso de purificación de una sustancia química obtenida
muchas veces a partir de un recurso natural.
Mercadeo: Consiste en una serie de actividades que realizan personas, empresas u
organizaciones para estimular el intercambio y comercio de mercancías a mercados
específicos.
Petróleo: (Hidrocarburo); sustancia aceitosa y negra que se encuentra en depósitos
bajo la corteza terrestre derivada de los restos fósiles de animales.
Caldera: Es una maquina o dispositivo de ingeniería que esta diseñado para
generar vapor saturado, este vapor se genera a través de una transferencia de calor
a presión constante, en el cual el fluido, originalmente en estado liquido se calienta y
cambia de estado .
OS
D
A
V
R
E
S
E para liberar fluidos.
de seguridad o válvulas de alivio están
Rdiseñadas
S
O
H
C
E
DER
Válvula de seguridad: Las válvulas de alivio de presión, también llamadas válvulas
51
CAPITULO III.
MARCO METODOLOGICO
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
52
3.1 TIPO DE INVESTIGACION
El Diseño de la ingeniería conceptual de una planta de Cloruro de
Hierro para la empresa VENCLORO C.A, se realizo como un proyecto factible. En
este sentido, Barrios (2002) señala que:
Un proyecto factible consiste en la investigación, elaboración y desarrollo de
una propuesta de un modelo operativo viable para solucionar problemas,
requerimientos o necesidades de organizaciones o grupos sociales; puede referirse
a la formulación de políticas, programas, tecnologías, métodos o procesos (p. 7).
OS
D
A
V
R
E
S
REde una solución a un problema de tipo
S
O
H
El proyecto factible
es
la
propuesta
C
E
DER
En tanto que Pardo (2003), menciona:
práctico, generalmente para satisfacer las necesidades organizacionales, sociales,
económicas, educativas, entre otras. Puede ser apoyado por Investigación
Documental y/o de Campo. Normalmente se refiere a Métodos, Modelos, Planes,
Políticas, Programas, Procesos, Sistemas o Tecnologías...se realiza un diagnóstico
de la solución existente para precisar las condiciones del objeto de estudio y las
alternativas de solución. Luego se desarrolla la propuesta (cap. 4).
La investigación según el nivel de medición y análisis de la información es de
tipo proyecto factible, debido que el resultado final que arroja este trabajo de
investigación es una propuesta del modelo y operación de una planta que cumpla
con los requerimientos de producción, seguridad y manejo, dentro de un rango de
calidad aceptable, donde se realizan planos de simbologías, dimensionamiento de
equipos, colocación global de la planta apoyados por un análisis químico teórico –
practico como base del diseño.
53
3.2 DISEÑO DE INVESTIGACIÓN
El objetivo principal de la investigación es Diseñar la Ingeniería Conceptual de
una Planta de cloruro férrico para la empresa VENCLORO C.A, tomando en cuenta
que los conocimientos que se han de obtener a través de esta investigación
constituyen una herramienta para lograr una futura implantación.
Según Fidias Arias ¨ La investigación de campo es aquella que consiste en la
recolección de datos directamente de los sujetos investigados, o de la realidad
donde ocurren los hechos (datos primarios) sin manipular o controlar variable
alguna, es decir, el investigador obtiene la información pero no altera las condiciones
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
existentes , de allí su carácter de investigación no experimental ¨
DER
Atendiendo a estas consideraciones se puede afirmar con toda certeza que la
investigación, según la fuente de información, es de campo ya que está se realizo en
el propio sitio donde se encuentra el objeto de estudio y donde se desarrollo el
proceso a baja escala observando el comportamiento de las reacciones involucradas
y se obtuvieron datos para el diseño de dicha planta. Los diseños de investigación
de campo según Bavaresco (1994, p 26), es el estudio con el cual se “permite el
conocimiento más a fondo del problema por parte del investigador y puede manejar
los datos con más seguridad”. El procedimiento metodológico de esta investigación
se aplica siguiendo un procedimiento por fases, donde se lleva a cabo las
actividades requeridas para el cumplimiento de cada uno de los objetivos
propuestos.
3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS.
Según Pardo (2003). ¨Las técnicas de recolección de información permiten
desarrollar el apoyo a la investigación, con los instrumentos se obtienen datos de la
realidad y luego de procesados se recolecta la información con la que se desea
trabajar.
54
Existen diversas técnicas que son empleadas dependiendo de que sentido se
pretenda dar a la investigación.
Para esta investigación se utilizó como técnica de recolección de datos la
revisión bibliográfica al evaluar los procesos de producción de Cloruro de Hierro ya
existentes, así como también se conocieron todos los argumentos teóricos para el
dimensionamiento de equipos y teorías
pertinentes.
Como consecuencia de la
revisión bibliográfica o observación documental mayor se derivan dos técnicas de
recolección de información que van de la mano, la primera de ellas fue la lectura
evaluativa donde se observó todo el universo de información plasmado en libros y
paginas de Internet referente a todo el proceso de producción de cloruro férrico e
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
información referente a la ingeniería conceptual seleccionando la mejor información,
y la segunda es la técnica de resumen lógico, donde se analizó la información
DER
arrojando un resumen conciso de cada bloque de información.
Así mismo se utilizó como técnica de recolección la observación directa,
según Tamayo y Tamayo (1997, p 122) “la observación directa es aquella en la cual
el investigador puede observar y recoger datos mediante su propia observación”.
Esta técnica se empleó en la evaluación de los tanques, bombas y equipos que se
encuentran disponibles en el mercado y la ubicación física de los mismos dentro de
las instalaciones de empresa VENCLORO C.A, así como también cuando se realizó
un ensayo para ver como se llevaba a cabo la reacción principal entre los dos
reactivos.
De igual manera se utilizó como técnica de recolección el Internet, según
Bernal (2000, p 65) “hoy en día el Internet es reconocida como técnica de obtener
información, es mas, se ha convertido en uno de los principales medios para captar
datos actuales y de fuentes primarias”, esta técnica se empleó para consultar
información existente sobre la producción de Cloruro de Hierro en la Web.
55
3.3.1 Instrumentos de recolección de información.
Según Bernal (2000) “Los instrumento de recolección de información son
aquellos con los cuales cuenta el investigador para plasmar resultados obtenidos
experimentos y experiencias sin ser modificados por el mismo, así como también
para obtener información vía verbal o escrita con especialistas del tema a tratar
(entrevistas) ”
Para llevar a cabo el desarrollo de la tesis se utilizó el instrumentos de
recolección de información catalogado, entrevistas no estructuradas, según
Bavaresco (1994, p 109), “la entrevista es otro instrumento de la técnica de la
observación mediante encuesta, la cual consiste en la obtención de los datos de
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
manera verbal por parte del sujeto informante”.
DER
La entrevista fue dirigida a 4 expertos en el área con la finalidad de conocer
todo lo referente a procesos de producción y de diseño de plantas; información
pertinente al tema de estudio, las preguntas realizadas fueron del tipo abierta. El
personal calificado, que permite brindar aportes a la investigación, abarca diversas
áreas como son: el área de Ingeniería de Procesos, Química, Mecánica.
3.4 FASES DE LA INVESTIGACIÓN
3.4.1 FASE 1: Definir la capacidad de producción de cloruro férrico para la
empresa VENCLORO C.A.
En esta fase, se definió según los requerimientos de materia prima, la
capacidad de producción de Cloruro Ferrico que tendrá la empresa VENCLORO
C.A, una vez implantado el diseño. La capacidad de producción se determina
principalmente conociendo la cantidad de agua que se quiere tratar y realizando
proyecciones de la cantidad de Fecl 3 necesarios por litros de agua para su
saneamiento.
56
3.4.2 FASE 2: Seleccionar el proceso de producción de una planta de Cloruro
Ferrico para la empresa VENCLORO C.A.
Para esta fase, se realizó una investigación detallada de los diversos
procesos existentes para la producción de Cloruro Ferrico, se analizaron los
aspectos energéticos, económicos y severidad del proceso. De esta manera se
determinaron las ventajas y desventajas que poseen los diferentes procesos.
Los procesos existentes para la producción de Cloruro Ferrico se encuentran
descritos en el punto 2.3 y son:

Por oxidación por medio de cloración con cloro gas

Por oxidación con Acido Clorhídrico
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Para la seleccionar el proceso a utilizar, se realizó una matriz de evaluación,
donde se compararon las tecnologías por medio de premisas, teniendo cada una de
ellas la misma ponderación y son las siguientes:

Consumo de energía eléctrica: cada tecnología tiene una alícuota diferente de
consumo de energía eléctrica.

Costo de inversión: el costo varía de acuerdo al tamaño, número de equipos,
pureza de la materia prima.

Severidad del proceso: este factor depende de la descripción de cada
proceso, ya que cada uno tiene requerimientos diferentes con respecto a la
pureza de la materia prima.
57
Tabla #3. Matriz de Evaluación de las Tecnologías de Producción de Cloruro
Ferrico
Parámetros
Procesos
Factor de Evaluación
Oxidación HCl
Oxidación Cl 2
Consumo de Energía
Costo de Inversión
Severidad del Proceso
Alícuota de consumo de
materia prima
TOTAL
OS
D
A
V
R
E
S
RE Colina (2009)
S
O
FUENTE:
Colman,
H
C
E
R
DE
En la matriz presentada se asigna un valor a cada parámetro, con un rango
de 1 a 3, según se ajuste mejor al factor de evaluación correspondiente; siendo 3 el
valor más eficiente y 1 el más deficiente. El proceso seleccionado será el que
obtenga la puntuación mas elevada.
En este caso se considera que todos los parámetros evaluados tienen la
misma importancia o peso relativo en la determinación del puntaje final.
3.4.3 FASE 3: Determinar las condiciones operacionales del proceso
seleccionado mediante prueba piloto a escala laboratorio en la empresa
VENCLORO C.A.
En esta fase, se obtuvo el cloruro férrico a baja escala tomando datos de
temperatura, densidad y color
a diversos tiempos. Se agregó HCl al 30 % de
concentración y trozos de hierro. Se esperó el tiempo estimado teniendo como
parámetro de final la densidad del producto final, ya que es el valor clave para el
coagulante. Dichas determinaciones dan los parámetros necesarios para el diseño
58
de los equipos así como también para conocer las alícuotas necesarias de reactivos
para producir la cantidad de necesaria de cloruro ferrico.
Para este experimento se vertieron un total de 4 litros de HCl, uno cada hora
en un envase de PVC de 5 litros, se añadieron 3 kg. de hierro al tanque y fueron
tomados los datos de temperatura y densidad en intervalos de tiempo (1 hora).
3.4.4 FASE 4: Desarrollar los productos de la ingeniería conceptual de la planta
de Cloruro Ferrico para la empresa VENCLORO C.A.
Balance de Masa.
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
En dicha fase, se aplicaron relaciones estequiométricas y conceptos de
balances de materiales y energía, para determinar la cantidad de materia prima
requerida.
DER
La reacción química de oxidación que se tomo en cuenta para la obtención de
Cloruro ferrico fue:
HCl + Fe
FeCl 3 + H 2
Se procedió a balancear la reacción química, para obtener y
trabajar con los
coeficientes estequiométricos, encontrando las relaciones molares entre reactivos y
productos.
6HCl + 2Fe
2 FeCl 3 + 3H 2
Conocidos dichos coeficientes, se calculó la cantidad de HCl y Fe necesarios para
dar respuesta a los requerimientos de producción de FeCl 3 esperados por la
empresa VENCLORO C.A
59
Dimensionamiento de Equipos.
Para esta fase, se realizaron cálculos y análisis para establecer las
características físicas (diámetro, material, altura, volumen, etc.) de los equipos y así
determinar las necesidades del sistema.
Tanques.
Para conocer las características físicas de los diversos tanques involucrados
en el proceso, se utilizaron las siguientes ecuaciones:
Pc
Vc

D
DEDR

OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
 
2
 
4
Ec. # 4
 h
Donde:
Pc: Perímetro de un cilindro
Vc: Volumen de un cilindro
Con el uso de dichas ecuaciones y apoyados en las normas ASTM, API, ASA
de dimensionamiento de equipos, se realizaron los cálculos necesarios para
dimensionar los tanques, cumpliendo con los requerimientos capacidad de
operación, capacidad de diseño, seguridad e higiene y ambiente. Para el
dimensionamiento de los tanque se tomaron en cuenta las características físico –
químicas de los líquidos a almacenar, ya que son compuestos altamente corrosivos
que solamente pueden ser almacenados en tanques fabricados con materiales
especiales y con recubrimiento.
60
Bombas.
Para conocer las especificaciones de las diferentes bombas que intervienen
en el proceso se utilizaron las ecuaciones:


Pa Va 2 Za  g W b
Pb Vb 2 Zb  g






 hltotales
2 gc
gc
Q
gc
 2 gc

Ec.#3
Ecuación de Bernulli

 l  v
2  D  g
Re 
4Q
Ec. # 5
  Dv
h
f
DER
Ec. # 4
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Se utilizaron las ecuaciones antes descritas para elegir las bombas, con las
especificaciones que se adapten al proceso de producción de Cloruro Ferrico,
obteniéndose con el caudal que se desea trasportar a una distancia determinada, la
potencia y los cabezales de succión y descarga de dichas bambas y así poder elegir
el modelo y fabricante mas adecuado, tomando en cuenta la características
corrosivas de los fluidos a trasportar.
Tuberías
En el dimensionamiento de las tuberías, se tomaron en cuenta valores antes
descritos como caudal y potencia de las bombas, aplicándose directamente en las
ecuaciones 1,2,3 antes expuesta, así como también las longitudes de las misma
basándonos parte en la norma PDVSA IR-M01 que se refiere a la separación entre
equipos y en distancias prudenciales para el buen desempeño de los operadores en
la planta.
61
Plano general de planta
Para la ubicación física de la planta, se calculó el área a ocupar por la planta
una vez construida, tomando en cuenta el diagrama de flujo del proceso, dimensión
de los tanques, longitud de las tuberías, a su vez se tomó en cuenta el patio de
almacén de materia prima y productos elaborados. Por último se realizó un análisis
con el fin de buscar las diferentes opciones que existen en el área de la empresa
para
la
construcción
DER
de
la
planta
de
cloruro
férrico.
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
62
CAPITULO V
IV.
OS
D
A
R
E
S
RERESULTADOS
S
O
H
ANALISIS
DE
C
E
DER
63
Capítulo IV: Análisis de Resultados
Al realizar esta investigación, se obtuvieron los resultados para cada una de
las fases anteriormente planificadas.
4.1 FASE 1: Definir la capacidad de producción de cloruro férrico para la
empresa VENCLORO C.A.
Según las necesidades y requerimientos de la empresa, dadas a conocer por
la Junta Directiva, se procedió en esta fase a definir la capacidad de producción de
la planta, basándose en el tratamiento del agua de la planta de Pueblo Viejo, la cual
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
succiona agua de la represa de Burro negro, siendo la segunda planta en capacidad
de Hidrolago. Para un caudal de agua de 3000 l/s se conoce de la necesidad de 30
DER
ppm de cloruro férrico (FeCl 3 ), es decir 30 mg/l para tratado de las aguas. Por lo
tanto, se realizaron los cálculos necesarios con los datos antes expuestos, fijándose
una producción de 5760 l/ciclo de FeCl 3 , fijándose un ciclo por día debido al tiempo
de residencia en el reactor(observar apéndice A).
El producto final debe tener las siguientes especificaciones: color marrón, un
30% mínimo de FeCl 3 , un 0.4 % máximo de FeCl 2 , 0.5 % máximo de solubilidad en
agua, 0.4 % máximo de HCl libre y una densidad 1.350 kg/l. El producto final va a
ser almacenado y su despacho será en tambores de 40, 80 y 120 litros así como
también en camiones cisternas dependiendo de la cantidad que se necesite.
64
4.2 FASE 2: Seleccionar el proceso de producción de una planta de cloruro
férrico para la empresa VENCLORO C.A.
Se evaluaron los distintos procesos existentes para la elaboración de cloruro
ferrico, determinándose que el proceso por oxidación con acido clorhídrico es menos
complejo, debido a que posee menos equipos y las condiciones de operación son
menos severas, es más económico y se ajusta tanto física como económicamente a
las necesidades y requerimientos de la empresa.
Tabla #4. Matriz de Evaluación de las tecnologías de producción de cloruro férrico.
OS
D
A
V
Oxidación con Cl
R
E
S
E
ECHOS R
Parámetros
Procesos
Factor de Evaluación
Oxidación con HCl
Consumo de Energía
3
1
Costo de Inversión
3
1
Severidad del Proceso
3
1
Alícuota de consumo de materia
prima
TOTAL
2
3
11
6
DER
2
FUENTE: Colman, Colina (2009)
Después de discutir y analizar ambos procesos, por medio de la matriz de
evaluación presentada anteriormente, se determino que el más adecuado, es el
proceso por oxidación con acido clorhídrico, ya que dicho proceso acumula mayor
cantidad de puntos según las premisas establecidas en la metodología aceptada. La
selección del proceso se enfocó en el consumo eléctrico y en la severidad del
proceso, cada uno de estos aspectos se ven reflejados en las materias primas
usadas, el numero de equipos y la energía que consume cada uno de ellos. La
oxidación con HCl es un proceso simple que no lleva gran numero de equipos los
cuales utilizan un consumo de energía dentro de los parámetros normales, a
manipulación de la materia prima puede llegar hacer muy severa si se comenten
errores, siendo menos severo una fuga y contacto por un liquido como HCL que una
fuga o inhalación de cloro gas.
65
4.3 FASE 3: Determinar las condiciones físico-química y termodinámicas para
la obtención de cloruro férrico a través de pruebas experimentales
en la
empresa VENCLORO C.A.
Llevado acabo el proceso mencionada en la fase 3 del capitulo anterior, se
obtuvieron los siguientes resultados:
Tabla #5. Materia prima usada y producto obtenido
Materiales
Estado/ Concentración
Acido Clorhídrico (HCl)
Liquido
30%
Cantidad
2.80 L
conc
OS
D
A
V
R
E
S
RE
S
Hierro (Fe) Consumido
Acuoso
0.4830 kg
O
H
C
E
R
E
D (FeCl )
Cloruro Ferrico
Liquido 30%
1,05 L
Hierro (Fe) Agregado
obtenido
Solidó 98 % Fe
2% C
3
3 kg
conc.
Tabla #6. Resultados del experimento a diferentes tiempos de reacción.
Observaciones
Tiempo (hr)
Temperatura
(ºC)
Densidad
(kg/litro)
Color
1
40
1.125
Grisáceo
Liberación de gases
3
40
1.130
Grisáceo
Burbujeo fuerte
5
39
1.190
Oscuro
Burbujeo normal
8
39
1.250
Verde
Burbujeo leve
12
38
1.322
Marrón
Cese de burbujeo
17
37
1.350
Marrón
oscuro
Producto Final
66
En la tabla # 5 se reflejan las cantidades de materias primas usadas junto
con su composición, valores iniciales con los cuales se partió el experimento, así
como también la cantidad de Fe que se uso y la cantidad de cloruro férrico obtenido
en el experimento que tuvo una duración de 17 horas. Se observo que solo el 16 %
del hierro agregado fue el que reaccionó, un porcentaje bajo que dará los
lineamientos para el diseño de los equipos, de forma contraria el HCl reacciono
completamente, dando la parte liquida al producto final. Con estos resultados se
infiere que en la reacción se produce una gran liberación de hidrogeno ya que la
cantidad inicial de acido clorhídrico usada fue de 2.8 litros y solamente se obtuvieron
1.05 litros del producto final.
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Se conoce que la reacción es exotérmica, con estos resultados se respalda
esa teoría, pero se creía
DER
que
se iban alcanzar valores de temperatura mas
elevados, como pasa en el caso de la reacción de HCl con cal para formar el cloruro
de calcio la cual es una reacción exotérmica mas violenta. El aumento de
temperatura no fue tan elevada debido a las características del reactivo Fe sólido en
forma de cabilla, el cual no es fácil de oxidar en esta representación, caso contrario
de la cal que es un reactivo que se presenta en forma de polvo.
Estos resultados van a servir como base teórica para el dimensionamiento de
los equipos, así como también para determinar los de equipos necesarios para la
obtención de cloruro ferrico y el material más adecuado para su elaboración.
4.4 FASE 4: Desarrollar los productos de la ingeniería conceptual de la planta
de cloruro férrico para la empresa VENCLORO C.A.
4.4.1 Bases de Diseño

Ubicación de la Planta:
La planta de cloruro férrico, será instala en las áreas de la empresa
venezolana de Cloro VENCLORO C.A en la ciudad de Maracaibo, Estado Zulia.
67
La dirección en los requisitos generales para la disposición segura y
económica de instalaciones, de la utilidad de las plantas y de áreas fuera del
proceso estarán regidas según el estándar de PDVSA: IR-M-02, “Ubicación de
Equipos e Instalaciones en Relación a Terceros”. A pesar que no es una planta que
manejo hidrocarburos, se utilizó esta norma para la distribución de los equipos y
establecer un rango de espaciamiento aceptable para las operaciones dentro de la
planta.

Especificación de producto final:
El producto final debe tener las siguientes especificaciones: color marrón, un
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
30% mínimo de FeCl 3 , un 0.4 % máximo de FeCl 2 , 0.5 % máximo de solubilidad en
agua, 0.4 % máximo de HCl libre y una densidad 1.350 kg/l. El producto final va
DER
hacer almacenado y su despacho va hacer en tambores de 40, 80 y 120 litros así
como también en camiones cisternas dependiendo de la cantidad que se necesite.

Producción diaria:
5760 Litros FeCl 3 al 30 %

Programa de producción anual:
Si la planta operará con un factor de servicio de 340 días al año (93.15%):
La planta esta diseñada para trabajar por ciclo de producción, realizando un ciclo
diario.
Producción Anual = 5760L/día * 340días/año
Producción Anual = 1958400L/año

Materia prima:
Acido Clorhídrico (HCl) al 30% de concentración proporcionado por Petroquímica de
Venezuela PEQUIVEN.
Hierro (Fe) . 98% Fe 2% C. Suministrado por diversos proveedores
68

Condiciones Ambientales
Tabla #7. Temperatura
Bulbo Seco (ºC)
Máxima Extrema
35
Media Anual
26
Mínima Extrema
15
Bulbo Húmedo (ºC)
24
Diseño de Procesos para
Compresión de Aire,
34
30
Ventiladores, etc
OS
D
A
V
R
E
S
RE
S
O
H
C
1.013 bar
Presión Atmosférica
Promedio
E
DER
Tabla #8. Presión
Elevación Promedio por encima de Nivel del
8m
Mar
Tabla #9. Viento
Velocidad Media, m/seg.
5
Velocidad Máxima, m/seg.
36 (129 Km/h)
Velocidad Básica del Viento
V = 145 Km/h – Exposición “C”
Dirección Prevaleciente:
NNE/ESE/SE/NNE
Norte:
23.26%
Nornordeste:
20.93%
Estesudeste:
19.60%
69

Vida de operación de la planta.
La planta deberá tener una vida mínima de operación de diseño de 20años de
operación por carga. La planta deberá ser diseñada y construida para operar con
una programación normal y tener mantenimiento general cada año.

Disponibilidad de servicios industriales
 Energía Eléctrica
 Agua de Servicio
 Agua Potable
 Agua Contra Incendios
 Aire a presión a temperatura ambiente
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
4.4.2 Descripción del proceso propuesto.
El proceso de oxidación con HCl, es un proceso por cargas que se inicia
agregando 1500 litros de HCl al 30% provenientes del TK - 615, impulsados por una
bomba centrifuga PP-61, al reactor TR – 603 el cual es previamente cargado con
2730 kilo gramos de hierro, luego de cargado con las dos materias primas, comienza
el proceso de obtención de cloruro ferrico en el interior del mismo, la reacción se
lleva a cabo en un tiempo estimado de 17 horas en presencia de oxigeno como
catalizador, el cual es suministrado a lo largo del proceso interno de reacción por
una línea proveniente del compresor de aire C-630, trascurrido el tiempo el reactor
TR – 603, es conectado a la línea de succión de la bomba centrifuga PP-62, la cual
envía 5760 litros de cloruro férrico al tanque de almacenamiento T – 622, donde se
guarda el producto para ser distribuido y empacado para la venta.
Una vez establecido el proceso por oxidación del hierro (Fe) por acido
clorhídrico (HCl) al 30 %, a través del cual se va a obtener cloruro férrico, se
determinaron los requerimientos de materia prima en insumos necesarios para el
funcionamiento de la planta; por medio de balances de masa, volumen y cálculos
estequiométricos.
70
4.4.3 Balance de masa
La obtención de resultados fue a través de la estequiométria de la reacción:
6 HCl  2 Fe  2 FeCl
3
 3 H 2 ; tomando en cuenta los resultados de consumo
de HCl y Fe para producir un 1 litro de FeCl 3 obtenidos en la fase anterior. Se partió
en producir 1 litro de producto final, y se realizaron los respectivos cálculos
estequiométricos teóricos y fueron comparados con los obtenidos en la fase
experimental arrojando un 6.47 % de diferencia en los resultados, a lo que se
refieren en la cantidad de HCl necesaria para producir un litro de FeCl 3
y un 2%
de diferencia con respecto al Fe necesario para producir la misma cantidad de
producto. Teniendo estos valores para la producción de un litro de FeCl 3 , fueron
OS
D
A
V
R
E
S
litro de producto a 5760 litros (cantidad
antes determinada en los resultados de la
RE
S
O
H
C
E
ER las cantidades exactas de materia prima.
Dconocer
fase #1) para
escogidos los teóricos como base de cálculo y se procedió a una extrapolación de 1
Tabla #10. Alícuotas de materia prima para producir 5760 l/ciclo de FeCl 3
Reactivos
Concentración
Cantidad
HCl
30%
15000 litros.
Fe
98% Fe, 2%C
2730 kilogramos.
Cabe destacar que un requerimiento esencial para la obtención del producto a
gran escala, es la presencia de oxigeno dentro del reactor en gran cantidad, ya que
este va a ser el catalizador de la reacción, debido a que acelera el proceso de
oxidación.
71
TK – 655
Tanque de
almacenamiento
HCl
PP – 61 A/B
Bomba
Centrifuga
HCl
C- 630
Compresor
de Aire
TR – 603
Reactor Batch
PP-62 A/B
Bomba
Centrifuga
FeCl3
TK – 622
Tanque de
almacenamiento
FeCl3
5
Aire
2
Fe Almacén
4
1
C- 630
HCl 30%
S
O
D
A
V
R
E
S
E
R
S
HO
6
TK- 61
7
3
TK- 615
DEREC
Numero de Corriente
Descripción
Fase
Hcl ()
Aire de oxidación
Fe
FeCl3 a 30%
Presión
Temperatura
Unidad
kg/carga
l/m
Kg/carga
Kg/carga
mH2O
ºC
1
HCl
Liquido
28750 kg.
10.34
32
PP-62 A/B
TR- 603
PP-61 A/B
2
Vapores
HCl
Vapor
10.34
33
Despacho
FeCl3
TK- 622
3
HCl
4
aire
5
Fe
6
FeCl3
7
FeCl3
Liquido
17250 kg.
16.38
35
Gas
60
82
35
Sólido
2730
10.34
33
Liquido
7776
16.50
38
Liquido
7776
10.34
35
Empresa: VENCLORO C.A.
Proyecto: Planta de Cloruro Ferrico
Titulo: Diagrama de Flujo de Proceso
Realizado: Colman, Colina
Fecha:26/07/09
Nº plano:1/5
Revisado:
Fecha:
Nº Rev.:
4.4.4. Dimensionamiento de equipos.
El dimensionamiento de los equipos se llevo a cabo tomando en cuenta los
resultados obtenidos en las fases anteriores, ya que ellas fueron dispuestas para
arrojar parámetros de los cuales se basa el diseño de equipos, dichos parámetros
son temperatura, presión, caudales, alícuotas de materia prima.
Para el dimensionamiento se utilizaron todos los conocimientos plasmados
en las bases teóricas como: formulas, ecuaciones, hoja química de los reactivos y
productos, dichas bases son esenciales para el diseño así como también para la
escogencia del tipo de material de los equipos, ya que tiene que soportar el acción
corrosiva del acido clorhídrico que se encuentra presente en gran porcentaje dentro
de la planta.
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Se representan los resultados en tablas, con características de cada uno de
los equipos así como también la hoja técnica de cada uno de ellos. Todos los
cálculos de diseño están reflejados en el apéndice de dicho trabajo de grado.

Diseño de tanques y reactor
Para el proceso de elaboración de cloruro férrico, fueron diseñados un tanque
de almacenamiento de HCl denominado TK - 615, un tanque de almacenamiento de
producto final denominado TK – 622 y un reactor donde se llevará a cabo la reacción
de producción denominado TR – 603. A Continuación resultados de diseño.
73

Tanque de Almacenamiento de HCl. TK – 615.
Tabla #11. Resultados del Tanque TK - 615
Características
Resultado
Capacidad de Operación
45000L
Capacidad de Diseño
58500L
Altura de Operación
3.8m
Altura de Diseño
5m
Diámetro
3.85m
Presión de Operación
1 atm
OS
D
A
V
R
E
S
E
Rdicho
S
O
H
C
E
de almacenamiento
de
materia
prima,
criterio se discutió con los gerentes de
DER
La capacidad de operación del tanque se calculo tomando en cuenta 3 días
la empresa y se llegó a ese resultado debido a la peligrosidad del producto para no
tener almacenado tanta cantidad y por la facilidad que tiene la empresa de
conseguirlo con el proveedor PEQUIVEN.
La capacidad de diseño es un 30% mayor de la capacidad de operación por
medidos de seguridad, para evitar cualquier desbordamiento del tanque.
El TK – 615 va almacenar HCl al 30 % el cual es una sustancia ampliamente
corrosiva, por lo tanto el tanque se diseñó con FRP o plástico reforzado con fibra de
vidrio que son capaces de soportar dicha corrosión en cada una de las actividades
que él va a realizar en un número indeterminado de veces tales como llenado y
vació del ácido.
El tanque estará provisto de lo siguiente:

Línea de llenado, con una etiqueta que indique claramente el punto de
acoplamiento.

Línea de salida de gases.

Manhole o boca de inspección.

Medidor de nivel.

Alarma de alto nivel, para evitar él sobrellenado.
74

Alarma de bajo nivel, para evitar la cavitación y apagar la bomba de descarga.

Línea de descarga.

Dique de contención: El tanque de almacenamiento va a estar colocado sobre
una base de hormigón armado para su apoyo. Dicho tanque se va a encontrar
dentro de un dique de concreto recubierto de pintura epoxica la cual da una
buena resistencia a la corrosión. Dicho dique se colocó por medidas de
seguridad
para
cualquier
eventualidad
como
ruptura
del
tanque,
desbordamiento, fuga en válvulas que representen la existencia de HCl sin
control
.

El tanque cuenta con un tanque pulmón TK -61 que va a contener soda
OS
D
A
V
R
E
S
acido, dicho tanque va a estar R
abierto
E a la atmósfera y esta conectado con el
S
O
H
C
E
DTKE–R615 por medio de una línea de tubería de PVC que entra por la
tanque
diluida que es capaz de neutralizar los gases producidos a la descarga del
superficie del mismo.
Tabla #12. Resultados del Tanque TK - 61
Características
Resultado
Capacidad de Operación
500L
Capacidad de Diseño
800L
Altura de Operación
1m
Altura de Diseño
1.20m
Diámetro
0.8m
Presión de Operación
1 atm
75
Figura # 7. Diagrama de proceso del Tanque de Almacenamiento
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
76
Proyecto: Planta de Cloruro Ferrico
VENCLORO
HOJA DE ESPECIFICACIONES
VENEZOLANA DE CLORO
Serial Nº: TK - 615
TANQUE ATMOSFERICO
Cliente: VENCLORO C.A
Cant. REQD:01
Servicio:Almacenamiento de HCl
250mm
3850mm
5000m m
DER
Número de
Especificación
615
Trab. Nº:01
Tipo: Vertical
DATOS DE DISEÑO
Presión de Diseño: 1,5 atm.
Temperatura de Diseño: 40 ºC
Presión de Operación: 1 atm.
Temperatura de Operación: 35 ºC
Fluido:HCl
Densidad de Líquido:1,150 kg/
Contenido Letal:Si
Operación:
Continua:
Ciclo:X
CONSTRUCCIÓN
Eff. Ensamblaje, %: Cabezal:
Carcasa
Codigo:
National Board Stamp:
Radiografía:
PWHT:
Carga de Viento:
Terremoto:
Saddle support type
Vortex breaker at nozzle type
Corrosion permitida
Manholes with cover type:
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Field erected:
Sandblast:
Primer:
Aislamiento
45°
180 °
0°
270 °
Ref.
MH
A
B
C
D
E
G
I
H
0º°
I
J
L
O
P
Q
R
S
T
V
Tam
24"
1"
INSTALACION
Pesos:
Clips
Shiping:
Ladder:
Plataforma:
Eregido
Lleno agua Otros:
NOZZLE SCHEDULE
Cant
Servicio
1
Manhole
Drenaje
1
Gauge glass
2"
1
Entrada
1/2"
1"
2
1
Nivel
Salida
Pressure
2"
Safety
Temp
Venteo
1
Furnish blind flange, bolts and gaskets
Item
Carcasa
Cabezales
Recubr.
Espesor
Calidad Minima
Asunto
Original
Revision
0
Especificado por:
L, Colman
MATERIALES
Forgings
Plate blind flange
Cuello de boquillas
Soportes
Gaskets
APROBACIONES
Fecha
19/07/2009
Espesor
Revisado por:
H, Martinez
Calidad Minima
Fecha
Proyecto: Planta de Cloruro Ferr
VENCLORO
HOJA DE ESPECIFICACIONES
VENEZOLANA DE CLORO
Trab. Nº:
TANQUE ATMOSFERICO
Especificación
Tipo: Vertical
Cliente: VENCLORO C.A.
61
Servicio: Tanque pulmón de gases de HC
DATOS DE DISEÑO
Presión de Diseño: 1,2 Atm
Temperatura de Diseño: 40ºC
Presión de Operación: 1 Atm
Temperatura de Operación: 32ºC
Fluido: vapores de HC
Densidad de Líquido:
Contenido Letal: S
Operación:
Continua:
Ciclo: X
CONSTRUCCIÓN
Eff. Ensamblaje, %:
Cabezal:
Carcasa
Codigo:
Stamp: YES NO
YES NO
National Board Stamp
PWHT:
Radiografía:
Terremoto:
Carga de Viento
Saddle support type
Vortex breaker at nozzle type
Corrosion permitida
Manholes with cover type
Serial Nº: TK-61
Cant. REQD: 1
DER
0
Clips
Ladder:
Plataforma:
Otros:
Ref. Tam
Servicio
MH
Manhole
A
B
C
D 1"
1
Drenaje
E
G
Gauge glass
H
I
Entrada
J
L 1/2´´
2
Nivel
O
Salida
P
Pressure
Q
R
Relief
S
Safety
T
Temp
V
Venteo
Furnish blind flange, bolts and gaskets
MATERIALES
Forgings
Calidad Minima
Plate blind flange
Cuello de boquillas
Soportes
Gaskets
APROBACIONES
Especificado por:
Fecha
Revisado por
Espesor
Asunto
Original
Revision
INSTALACION
Pesos:
Shiping:
Eregido
Lleno agua
NOZZLE SCHEDULE
Cant
Flange type Rating
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Field erected
Sandblast:
Primer:
Aislamiento
45°
Item
Caracasa
Cabezales
Recubr.
Número de
Espesor
Fecha
Calidad Minima
robado
Fecha

Tanque de Almacenamiento de cloruro férrico. TK – 622.
Tabla #13. Resultados del Tanque TK - 622
Características
Resultado
Capacidad de Operación
17280L
Capacidad de Diseño
19000L
Altura de Operación
1.83m
Altura de Diseño
2m
Diámetro
3.47m
Presión de Operación
1 atm
OS
D
A
V
R
E
S
E
Rtanque
S
O
H
C
E
La capacidad
de
operación
del
se calculo siguiendo el criterio de
DER
diseño de 3 días de almacenamiento de producto finalizado, siguiendo la
secuencia de almacenamiento de materia prima. Por las características de
producto siendo este menos peligroso al manipular que el acido clorhídrico, se
tomo un margen del 10% más de la capacidad de operación para definir la
capacidad de diseño del tanque, dicho porcentaje le da al tanque un margen de
20 cm antes del tope en su máxima capacidad de operación.
En el diseño el tanque cuenta con una manhole o boca de inspección, línea
de entrada y salida de producto, indicadores de nivel (bajo y alto), drenaje. El
tanque esta abierto a la atmósfera mediante un alivio de cuello de cisne.
En el diseño del tanque se tomo como material de fabricación PVC, material
resistente a la corrosión.
79
Proyecto: Planta de Cloruro Ferrico
VENCLORO
HOJA DE ESPECIFICACIONES
VENEZOLANA DE CLORO
Serial Nº: TK - 622
TANQUE ATMOSFERICO
Cliente: VENCLORO C.A
Cant. REQD:01
Servicio:Almacenamiento de Fecl3
3470mm
2000mm
02
250 mm
DER
Número de
Especificación
622
Trab. Nº:01
Tipo: Vertical
DATOS DE DISEÑO
Presión de Diseño: 1 atm.
Temperatura de Diseño: 40 ºC
Presión de Operación: 1 atm.
Temperatura de Operación: 38 ºC
Fluido:Fecl3
Densidad de Líquido:1,350 kg/
Contenido Letal:Si
Operación:
Continua:
Ciclo:X
CONSTRUCCIÓN
Eff. Ensamblaje, %: Cabezal:
Carcasa
Codigo:
National Board Stamp:
Radiografía:
PWHT:
Carga de Viento:
Terremoto:
Saddle support type
Vortex breaker at nozzle type
Corrosion permitida
Manholes with cover type:
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Field erected:
Sandblast:
Primer:
Aislamiento
45°
180 °
0°
270 °
Ref.
MH
A
B
C
D
E
G
I
H
0º°
I
J
L
O
P
Q
R
S
T
V
Tam
24"
1"
INSTALACION
Pesos:
Clips
Shiping:
Ladder:
Plataforma:
Eregido
Lleno agua Otros:
NOZZLE SCHEDULE
Cant
Servicio
1
Manhole
Drenaje
1
Gauge glass
1"
1
Entrada
1/2"
2"
2
1
Nivel
Salida
Pressure
1
Escalera
Safety
Temp
Venteo
Furnish blind flange, bolts and gaskets
Item
Carcasa
Cabezales
Recubr.
Espesor
Calidad Minima
Asunto
Original
Revision
0
Especificado por:
L, Colman
MATERIALES
Forgings
Plate blind flange
Cuello de boquillas
Soportes
Gaskets
APROBACIONES
Fecha
19/07/2009
Espesor
Revisado por:
H, Martinez
Calidad Minima
Fecha

Reactor TR – 603.
Tabla #14. Resultados del Tanque TK - 603
Características
Resultado
Capacidad de Operación
17617L
Capacidad de Diseño
22.900L
Capacidad de Elaboración
27500L
Altura de Operación
1.53m
Altura de Diseño
2m
Altura de Elaboración
2.40m
Diámetro
3.82m
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Presión de Operación
DER
1 atm
La capacidad de operación del reactor se calculó teniendo en cuenta el flujo
de HCl proveniente del tanque T – 615 necesario para un día de operación,
teniendo en cuenta el volumen que ocupa Fe. Se utilizo como criterio de diseño
almacenar en el reactor la cantidad de 7 días de alícuota de Fe, para no cargarlo
diariamente y de esta forma aumentar la superficie de contacto.
Se tomó un 30% adicional a la capacidad de operación, por medidas de
seguridad ya que se presenta
burbujeo cuando se lleva a cabo la reacción
definiendo así la capacidad de diseño. El reactor es diseñado de acero
recubierto de resina epoxica o Ester de vinilo, los cuales son materiales
sumamente resistentes a la corrosión, se diseñó de acero por su durabilidad así
como también por la carga que debe soportar, el reactor está soportado por una
base rígida en todo su perímetro, cuenta con entradas de reactivos y una salida
de productos, indicadores de nivel, drenaje, y un manhole o boca de inspección.
El reactor no tiene techo, está totalmente abierto a la atmósfera, fue diseñado
con una línea de PVC de 3" que entra por arriba y llega a 2 metros dentro del
reactor, dicha línea contiene oxigeno proveniente de un compresor de aire, el
cual sirve como catalizador de la reacción y como agitador.
81
Proyecto: Planta de Cloruro Ferrico
VENCLORO
HOJA DE ESPECIFICACIONES
VENEZOLANA DE CLORO
Serial Nº: TR-603
TANQUE ATMOSFERICO
Cliente: VENCLORO C.A
Cant. REQD:01
Servicio:Reactor : HCl /Fe = Fecl3
3,82m
2,40m
02
0.5 m
DER
Trab. Nº:01
Tipo: Vertical
DATOS DE DISEÑO
Presión de Diseño: 1,5 atm.
Temperatura de Diseño: 45ºC
Presión de Operación: 1 atm.
Temperatura de Operación: 40 ºC
Fluido:HCl
Densidad de Líquido:1,150 kg/
Contenido Letal:Si
Operación:
Continua:
Ciclo:X
CONSTRUCCIÓN
Eff. Ensamblaje, %: Cabezal:
Carcasa
Codigo:
National Board Stamp:
Radiografía:
PWHT:
Carga de Viento:
Terremoto:
Saddle support type
Vortex breaker at nozzle type
Corrosion permitida
Manholes with cover type:
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Field erected:
Sandblast:
Primer:
Aislamiento
45°
0°
180 °
Número de
Especificación
613
Ref.
MH
A
B
C
D
E
G
I
H
0º°
I
J
L
O
P
Q
R
S
T
V
Tam
24"
1"
INSTALACION
Pesos:
Clips
Shiping:
Ladder:
Plataforma:
Eregido
Lleno agua Otros:
NOZZLE SCHEDULE
Cant
Servicio
1
Manhole
Drenaje
1
Gauge glass
2"
1
Entrada
1/2"
1"
2
1
Nivel
Salida
Pressure
1
Escalera
Safety
Temp
Furnish blind flange, bolts and gaskets
Item
Carcasa
Cabezales
Recubr.
Espesor
Calidad Minima
Asunto
Original
Revision
0
Especificado por:
L, Colman
MATERIALES
Forgings
Plate blind flange
Cuello de boquillas
Soportes
Gaskets
APROBACIONES
Fecha
19/07/2009
Espesor
Revisado por:
H, Martinez
Calidad Minima
Fecha

Diseño de tuberías y bombas
Para el diseño de bombas se tomo como criterio de diseño tuberías de 1” de
PVC, tomando en cuenta valores de rugosidad y diámetros internos de las mismas.
Se tomaron como referencia bombas centrifugas para el trasporte de fluidos
corrosivos, dichas bombas son de PVC,
especiales para traslado de químico,
tomando estos datos se procedió hacer los cálculos respectivos con la ecuación de
Berrnulli, números adimensionales (Reynolds, Darcy), perdidas por accesorio. Todos
ellos necesarios para determinar si dichas bombas son adecuadas para la planta de
cloruro férrico.
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Partiendo con el sistema sin bomba, se realizaron los cálculos para
determinar el requerimiento de las mismas, resultados que demostraron la
DER
necesidad de montar 2 bombas la PP-61 y PP-62, de características:
Tabla #15. Especificaciones de Bombas Requeridas
Bomba
Q max (m3/h)
Potencia(hp)
TDH (m)
PP-61 A/B
15
1½
14
PP-62 A/B
5
½
6
La bomba centrifuga PP-61 A/B, están colocadas aguas abajo del tanque TK
– 615 de HCl, la cual necesita trasportar una alicuanta de reactivo de 15000L al
reactor TR- 603 para un día de producción. Los cálculos arrojaron que dicha bomba
de 1½ hp es capaz de trasportar la cantidad de fluido en 1.15h aproximadamente,
esto tomando en cuenta las pérdidas por accesorios, el material de la tubería (PVC),
diámetro y longitud. Debido que el caudal máximo para dicha bombas es de 15m3/h
por especificación de diseño, está dentro del rango de caudal requerido por la
planta, ya que se necesita un tiempo de llenado del reactor de menos de 1.5 h.
Las bombas centrifugas PP-62 A/B, están colocadas después del reactor TR
– 603, con la finalidad de trasportar el producto al tanque de almacenamiento TK –
622. La producción diaria es de 5700 L de producto que se desea trasportar al
83
tanque de almacenamiento, dicha bomba con su especificación de ½ hp y un caudal
máximo de 5 m3/h, es capaz de trasladar un caudal de 4.5 m3/h o lo que es igual a
4500l/h debido a las perdidas por accesorio y las causales antes mencionadas.
Dicho esto la bomba PP-62 de ½ hp enviara el producto en 1.2h, tiempo prudencial
para las operaciones de la planta.
Se colocaran dos bombas (A/B) de las mismas características una al lado de
otra por razones de diseño, en la ausencia de una por falla o mantenimiento, la otra
se encuentra realizando el trabajo sin parar la producción de la planta. Cabe
destacar que dichas bombas son modelo OMA (bombas centrifugas horizontales
monobloque) especializas para trasportar fluidos altamente corrosivos (ver tabla 17,
características de bombas OMA.)
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Para el diseño de las bombas se tomaron tuberías de PVC de 1” con un
DER
diámetro nominal 32 mm y se obtuvieron los resultados antes expuestos, debido a
esta información se decidió seguir con el criterio de diseño antes planteado,
tomando esas características para las tuberías necesarias en la planta de cloruro
ferrico, siendo este modelo de un material resistente a la corrosión y universalmente
usado en este tipo de plantas teniendo un fácil acceso en adquisición y costo.

Compresor
En el proceso de producción es necesaria una línea de aire que entra al
reactor la cual sirve como catalizador en la reacción ya que el oxigeno acelera el
proceso de oxidación, así como también se utiliza como medio de agitación de los
productos dentro del reactor TR-603, es por ello que se dimensiono un compresor de
aire C- 630 con las siguientes características.
Tabla # 16. Especificación C - 630
Compresor 630
Modelo
Motor
Volumen
Ruido
T - 20
11 KW
60 l/min
50 Hz.
84
Hoja de Datos
VENCLORO
Bomba Centrífuga
VENEZOLANA DE CLORO
Aplicable:
Proponer:
Si
Compra:
Cliente: VENCLORO
Servicio:Alimentacion al Reactor TR-603
Proyecto: Planta de Cloruro Ferrico
Pagina 1 de 1
Constru
Servicio: Alimentacion al Reactor TR - 603
Nº de Bombas REQD:
Nº de Motor REQD:
TAG: PP-6
Nº de Turbina REQD:
Bomba MR:
Tipo de Bomba: Centrífug
Modelo/Tamaño: OMA
Serial N
Nota: Indicar la Informacion para completar la compra
Condición de Operación
DESEMPEÑO
Liquido: Acido Clorhidrico
Q:12500(lts/h)
Nº Curva:
HDAYy/o DCAY P shutoff:
Presión de descarga:16,38mH2O
RPM: 3500
Presion de Succión: 2,3857mH2O
NPSH:
Impulsor:
Gravedad Específica:
BHP: 1 1/2 Hp
BHP Max:
Presión de Vapor:0,1439 mH2O
DIF HEAD: 14mH2O
Cabezal Máximo
Terminal:
Densidad: 1,150 kg/l
Hmax:
NPSH: 2,2418 mH2O
Volt. 230/460
Kw Amp
Inflamable:
Tóxico:
Agua
INSPECCIÓN
CONSTRUCCIÓN
Ubicación
Boquilla
Tamaño
Capacidad
Inspección:
REQD:
Succión
1"
Hidrostatica:
Descarga
1"
Desempeño:
Caja:
Linea de Centro:
Piso:
Soporte:
Npsh:
División:
AXIAL
Presión:
Max Permitida:
Hidro Tes
Conectar:
Vent:
Consumo de Energ:Si
Vapo
PARTES EN DESGATE
Impulsor:
Velocidad:
MAX:
MIN
Anilos desgastados
Limpieza:
Montaje:
Tipos de Soporte:
Radial:
Impulso
Lubricante:
Anillo Aceite:
Inundación:
Presión
Acoplamiento:
MFR:
Modelos
Bomba NFR:
PESO / DIMENSIONES
MFCH Sello:
Empaquetamiento
Motor:
Turbina
Dimensiones de la Placa
Tipo Modelo MFR:
Codigo MFR:
Codigo AP
Empaquetamiento de Caja:
Indicador de Nive
Base Nº:
Detener:
Consumo de Corriente:
Poner a Nivel:
Vente
ANSI:
API:
Tuberias Auxiliar
Tuberias: PVDF
CONDICIONES
Poner a nivel Tub
Elevación
DUST/FUMES:
Poner a nivel Fluido
Temperatura Ambiente: 30ºC
Sello Auxiliar
Consumo del Fluido
Soldadura:
Brida:
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
MATERIALES
Tipo de Bombas según API
Carcasa:
Impulsor:
Vastagos:
Revestimiento
ESPECIFICACIONES APLICABLES
API 610
ANSI
Hoja de Datos
VENCLORO
Bomba Centrífuga
VENEZOLANA DE CLORO
Aplicable:
Proponer:
Si
Compra:
Cliente: VENCLORO C.A
Servicio: Descarga de Producto al TK - 622
Proyecto: Planta de Cloruro Ferrico
Pagina 1 de 1
Constru
Servicio: Descarga de Producto al TK - 622
Nº de Bombas REQD:
Nº de Motor REQD:
TAG: PP-62
Nº de Turbina REQD:
Bomba MR:
Tipo de Bomba: Centrífug
Modelo/Tamaño: OMA
Serial N
Nota: Indicar la Informacion para completar la compra
Condición de Operación
DESEMPEÑO
Liquido: Ácido Sulfonico
Q:4500(lts/h)
Nº Curva:
HDAYy/o DCAY P shutoff:
Presión de descarga: 16,50mH2O
RPM: 3500
Presion de Succión: 10,50MH2O
NPSH:
Impulsor:
Gravedad Específica:
BHP: ½ Hp
BHP Max:
Presión de Vapor: 0,5443mH2O
DIF HEAD: 6mH2O
Cabezal Máximo
Densidad:1.350kg/l
Terminal:
Hmax:
NPSH:9,95 mH2O
Volt. 110/120
Kw Amp
Inflamable:
Tóxico:
Agua
CONSTRUCCIÓN
INSPECCIÓN
Ubicación
Boquilla
Tamaño
Capacidad
Inspección:
REQD:
Hidrostatica:
Succión
1"
Descarga
1"
Desempeño:
Caja:
Linea de Centro:
Piso:
Soporte:
Npsh:
División:
AXIAL
Presión:
Max Permitida:
Hidro Tes
Conectar:
Vent:
Consumo de Energ:Si
Vapo
PARTES EN DESGATE
Impulsor:
Velocidad:
MAX:
MIN
Anilos desgastados
Limpieza:
Montaje:
Tipos de Soporte:
Radial:
Impulso
Lubricante:
Anillo Aceite:
Inundación:
Presión
Acoplamiento:
MFR:
Modelos
Bomba NFR:
PESO / DIMENSIONES
MFCH Sello:
Empaquetamiento
Motor:
Turbina
Dimensiones de la Placa
Tipo Modelo MFR:
Codigo MFR:
Codigo AP
Empaquetamiento de Caja:
Indicador de Nive
Base Nº:
Detener:
Consumo de Corriente:
Poner a Nivel:
Vente
ANSI:
Tuberias Auxiliar
API:
Tuberias: PVDF
CONDICIONES
Poner a nivel Tub
Elevación
DUST/FUMES:
Poner a nivel Fluido
Temperatura Ambiente: 30ºC
Sello Auxiliar
Consumo del Fluido
Soldadura:
Brida:
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
MATERIALES
Tipo de Bombas según API
Carcasa: Acero Inoxidable 316L
Impulsor: Acero Inoxidable 316L
Vastagos:
Revestimiento
ESPECIFICACIONES APLICABLES
API 610
ANSI
Plano de áreas de planta.
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
87
1000mm
3850mm
3000mm
700mm
PP-61
3820mm
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
C- 630
TR - 603
500mm
3000mm
800mm
3000mm
TK- 615
TK - 622
PP-62
3470mm
700mm
3000mm
Empresa: VENCLORO C.A.
Proyecto: Planta de Cloruro Ferrico
Titulo: Plano de Ubicación de Equipo (Layout)
Realizado:
Fecha:
Nº plano:3/5
Revisado:
Fecha:
Nº Rev.:
12000m
4000mm
2000mm
3500mm
5000mm
6000mm
7000mm
8000mm
Tanque Agua
Municipal
8000mm
Efluentes
Almacén
DEREC
Área de Carga
Planta de Cloruro
Ferrico
Planta de hipoclorito
Estacionamiento
1500mm
5000mm
S
O
D
A
V
R
E
S
E
R
S
HO
Oficinas
Entrada
3000mm
Estacionamiento
Empresa: VENCLORO C.A.
Proyecto: Planta de Cloruro Ferrico
Titulo: Plano General de Planta
Realizado: Colman, Colina
Fecha: 26/07/09
Nº plano:4/5
Revisado:
Fecha:
Nº Rev.:
DOC: PCF - 0512
LISTA DE LÍNEAS
VENCLORO
O.D.T. No. 05
VENEZOLANA DE CLORO
PROYECTO: Planta de Cloruro Ferrico
FECHA: 28/07/09
INSTALACIÓN:
REV. :
DESCRIPCION DE LA LINEA
ITEM
Nº LINEA
DIA.
SCH
CLASE
(plg)
1
1"-P-61001-PVC
1
STD
300#
AISLAM.
Tipo
(pulg)
N/A
N/A
DESCRIPCION DE LA RUTA
SERVICIO
DESDE
HASTA
OPERACIÓN
PRESION
T
DISEÑO
PRESION
S
O
D
A
V
R
E
S
E
R
S
HO
HCl
CISTERNA
TK - 615
T
(mH2O)
(ºC)
(mH2O)
(ºC)
20
32
110
50
2
2"-P-61001-PVC
2
STD
300#
N/A
N/A
Gases de HCl
TK - 615
TK - 61
10,34
33
150
50
3
1"-P-64001-PVC
1
STD
300#
N/A
N/A
HCl
Tk - 615
TK - 603
16,38
35
110
50
4
1½"-P-64001-PVC
1½
STD
300#
N/A
N/A
AIRE
C - 630
TR - 603
82
35
125
50
6
1"-P-68001-PVC
1
std
300#
N/A
N/A
FeCl3
TR - 603
TK -622
16,5
38
110
50
7
2"-P-68001-PVC
2
STD
300#
N/A
N/A
FeCl3
TK - 622
Despacho
10,34
35
110
50
DEREC
5
REALIZADO POR:
Ingeniero Pro.
REVISADO POR
L.Colman
COMENTARIOS
APROBADO POR:
CONCLUSIONES

La producción se fijó en 5760 L de cloruro férrico por ciclo realizándose un
ciclo diario, con el siguiente consumo de materia prima e insumos:

-
HCl (ácido clorhídrico al 30 %) 15000 L por día.
-
Fe (hierro 98 % Fe, 2% C) 2730 Kg. por día.
El proceso seleccionado para la planta de cloruro férrico fue el de oxidación
por HCl, ya que es el proceso que más se ajusta a las exigencias ambientales
y parámetros técnico-económicos.

OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Se obtuvieron temperaturas entre 32 y 40°C, con un producto final marrón
DER
oscuro, con densidad de 1.350 Kg/l, determinándose una conversión en el
reactor del 16 %.

Las dimensiones de los equipos son las que más se ajustan a los parámetros
de capacidad y dimensión, siguiendo criterios previamente consultados con
los asesores técnicos de la empresa. El material seleccionado para la
elaboración de los tanques fue: FRP o plástico reforzado con fibra de vidrio,
acero recubierto de resina epóxica o ester de vinilo el cual es un material
resistente a la corrosión, de la misma forma las bombas y tuberías de PVC.

Para la ubicación de la planta de cloruro férrico dentro de las instalaciones de
VENCLORO C.A se tomó en cuenta la disponibilidad de espacio y la norma
IR-M-01 establecida por PDVSA.
91
RECOMENDACIONES

Se recomienda la instalación de la planta utilizando la tecnología de oxidación
con HCl, ya que dicho proceso ofrece menor riesgo de contaminación
ambiental, menor costo de inversión inicial.

Se recomienda seguir con los lineamientos de especificación de equipos
acentuando los materiales de fabricación de los mismos, la materia prima HCl
es muy corrosiva y de no cumplir con ello el tiempo de vida se verá altamente
reducido.

OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Se recomienda cumplir con todos los elementos de seguridad y control
DER
correspondiente al tanque de almacenamiento de HCl y sus alrededores
(dique de contención, alarmas de nivel, etc.), ya antes descrito debido a la
peligrosidad del producto almacenado.
92
BIBLIOGRAFÍA
1. AUSTIN, George. (1985) “Manual de Procesos Químicos en la Industria”.
Edición. McGraw- Hill. Mexico.
2. BAVARESCO, A. (1994) “Proceso Metodológico en la Investigación”.
Academia Nacional de Ciencias Económicas y Servicios Bibliotecarios de
la Universidad del Zulia. Venezuela.
3. BERNAL, Cesar. (2000) “Metodología de la Investigación”. Editorial
Prentice Hall. Colombia..
4. ORTEGA y SEMPRUM. (2003) “Ingeniería Conceptual de Planta de
Tratamiento de Agua de alta pureza para los laboratorios de la Facultad de
Ingeniería de la Universidad Rafael Urdaneta” ..
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
5. PERRY, Robert H. (2001) ”Manual del Ingeniero Químico”. Septima
Edición. McGraw- Hill. Madrid..
DER
6. SABINO, Carlos A. (1994) “Cómo Hacer una Tesis y Elaborar todo tipo de
Escritos” Segunda Edición. Editorial Panapo. Venezuela.
7. TAMAYO y TAMAYO, Mario. (1999) “El Proceso de la Investigación
Científica”. Tercera Edición. Editorial Limusa Noriega Editores. México.
8. Smith, J. M. (1991), Ingeniería de la Cinética Química, 6º edición. Mc
Graw-Hill, México.
9. Whitten, Kenneth (1999), Química General 5º
México.
edición. McGraw-Hill,
Paginas Web. Consultadas.
1. www.chemicalland21.com
2. www.firp.ula.ve
3. www.heattransfer.com
4.
5.
6.
7.
8.
www.monografias.com
www.worldchlorine.com/publications/mfg/processes.
www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch08/final.pdf
www.heattransfer.com
www.hydraulics.com
93
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
ANEXOS
94
A. Pernos revestidos en PP, PVC o PVDF.
B. Cuerpo bomba, tapa, rodete y otros componentes estampados y trefilados en materiles
termoplásticos anticorrosión.
C. Guarniciones de EPDM o FPM o revestidas en PFA.
D. Eje de la bomba revestido para estampado en PP, PVC o PVDF.
E. Anillos de sellos de cerámica o carburo de silicio.
F. Fuelle de PTFE.
G. Resorte revestido en PFA.
H. Arandela de sello en PTFE.
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
FIGURA # 8. BOMBA DE PVC
Datos técnicos bombas centrífugas horizontales OMA
Modelo
Q max
H max
m³/h
m w.c.
kW
Sellado mecánico
simple
doble
Bridas de conexión
filetto
portagomma
flangia
OMA20
5
6
0,37
si
no
Si
si
no
OMA30
15
14
1,1
si
si
Si
si
si
OMA40
18
18
1,5
si
si
Si
si
si
OMA50
35
28
2,2 - 3
si
si
Si
si
si
OMA70
50
25
4
si
si
No
no
si
OMA80
60
35
5,5 - 9,2
si
si
No
no
si
OMA100 85
45
11
si
si
No
no
si
TABLA # 17. CARACTERISTICAS DE BOMBAS DE PVC
95
Tabla de Dimensión
Tubería PVC/FRP
Diámetro nominal
Pulgada
1
1½
2
2½
3
4
6
8
10
12
14
16
18
DER
Diámetro Exterior
Liner d2
( mm )
32.00
50.00
63.00
75.00
90.00
110.00
160.00
200.00
250.00
315.00
355.00
400.00
450.00
Espesor
Liner S1
( mm )
2.40
3.70
4.70
3.60
4.30
5.30
4.70
4.00
5.00
6.20
7.00
8.00
4.00
Espesor FRP
S3
( mm )
4.75
4.75
4.75
6.35
6.35
4.83
4.83
7.11
7.11
8.38
9.40
10.67
11.68
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Proceso
HLU
HLU
HLU
HLU
HLU
FW
FW
FW
FW
FW
FW
FW
FW
TABLA # 18. CARACTERISTICAS TUBERIA DE PVC
FIGURA # 9. OBTENCION CLORURO FERRICO (A)
96
FIGURA #10 OBTENCION DE CLORURO FERRICO (B)
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
FIGURA # 11 . OBTENCION DE CLORURO FERRICO (C)
97
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
FIGURA #12. OBTENCION DE CLORURO FERRICO (D)
98
APENDICE
Definir la capacidad de producción de cloruro férrico para la empresa
VENCLORO C.A.
Se necesitan 30 ppm de Fecl3 es decir 30 mg/l y se desea tratar un caudal de agua
de 3000 l/s.
30 mg/l * 3000= 90000 mg/s Fecl 3 al 30 %
90000
 
mg
kg
1kg
864000 s


 7776
 FeCl3
s 1000000mg
dia
1dia
m
v
OS
D
A
V
R
E
S
m
E
v H
 OS R
por despeje C
E

DER
7776 kg
dia  5760 l
FeCl 3
dia

k
g
1.350
l
Determinar los requerimientos de materia prima e insumos necesarios para el
funcionamiento de una planta de Cloruro Ferrico para la empresa VENCLORO
C.A.
DATOS:
Elemento
PM (kg7kg-mol)
ρ(kg/l)
Fe
55.847
7.3
HCl
36.4
1.150
FeCl 3
162.338
1.350
99

 
Obtener 1 litro de FeCl 3
m
por despeje
v
mFeCl 3  1.350
m  v
donde
kg
 1l  1.350 kgFeCl 3
l
Por estequiométria:
6HCl  2Fe  2FeCl3  3H 2

Cantidad de Fe necesarios para un litro de producto
1.350k gFeCl3 
S
1kg molFeCl3
OkgFe
2kgmolFe
55D
.847
 0.4644kgFe
 RESERVA
S
O

162
.
338
k
gFeCl
2
K
g
molFeCl
1
k
g
molFe
H


3
3
REC
DE
0.4644kg Fe al 100% equivalen a 0.4738 kg Fe al 98%.

Cantidad de HCl necesarios para un litro de producto
1.350k gFeCl3 
1kg molFeCl 3
6kg molHCl 36.47 kgHCl

 0.90kgHCl

162.338k gFeCl3 2 Kg molFeCl3 1kg molHCl
0.90 kgHCl al 100% que equivalen a 3 kg HCl al 30%
Lo llevamos a litros a través de la densidad:
v 

m

donde v 
3kg
1.150 kg
 2.60lHCl
2.60L HCl al 30%
l
Para obtener 5760 litros de FeCl 3 se necesitan:
5760lF eCl3  2.60lHCl
 14976lHCl
1lFe Cl3
15000L HCl al 30%
100
5760lF eCl 3  0.4738kgFe
 2729.088kgFe
1lFe Cl 3
2730kg Fe
Tanque TK – 115. Almacenamiento de HCl
Se necesitan almacenar 3 días de materia prima, la alícuota diaria de consumo de
HCl es de 15000L, por lo tanto para 3 días de almacenamiento se tiene un volumen
de 45000L de HCl como capacidad de operación ya que es lo que se necesita
almacenar.
Para la capacidad de diseño se coloca un excedente de 30%
45000*1.30 = 58500L de HCl

vc 

vc 
OS
D
A
V
R
E
S
E altura (h) de 5 m.
Runa
Calculo del diámetro suponiendo
S
O
H
C
E
DER
d
2
  h
4
donde;
d 2   5
58.5 
4
despejando d= 3.85 m
Calculo para conocer el nivel del tanque con la capacidad de operación
d
2
  h
4
donde; 45 
3.852    h
despejando h= 3.84m
4
Tanque TK – 22: Almacenamiento de cloruro férrico
Se necesitan almacenar 3 días de producción, la alicuanta de producción diaria es
de 5760L de FeCl 3 , por lo tanto se tiene un volumen de operación de 17280L.
Para la capacidad de diseño se coloco un excedente de 10%.
17280*1.10= 19000L de FeCl 3
101

Calculo del diámetro suponiendo una altura (h) de 2 m.
d
vc 

2
  h
4
donde;
19 
d 2   2
despejando d= 3.47m
4
Calculo para conocer el nivel del tanque con la capacidad de operación
vc 
d
2
  h
4
3.47 2    h
donde; 17.28 
despejando h = 1.83
4
OS
D
A
V
R
E
S
RE
S
O
H
C
La Alícuota diaria
de
reactivo
es:
E
DER
Reactor TR – 22
15000L HCl

Calculo para conocer el volumen que ocupan 2729 Kg Fe.
m
v 


2729 Kg Fe
donde;
v
2729kg
 373.847lFe
7.3 kg
l
Calculo para conocer el volumen que ocupan 7 días de alícuota de Fe.
373.84L Fe*7 = 2117 L Fe

Calculo de capacidad de operación.
2617L Fe + 15000L HCl = 17617L

Calculo de Capacidad de Diseño.
1761*1.30 = 22.900L
102

Calculo de diámetro (d) y altura (h)
Se conoce q las láminas de acero vienen: 1.20m
6m
Por lo tanto se acoplan 4 láminas en forma de cuadrado para:
2.40m
12m
Pc  d  

S
V3A
.81D
mO
3.81m
R
E
S
E 

ECHOS R
por despeje : d 
DER
pc
donde;
d
12m
Calculo de capacidad de elaboración
Por lo tanto:
d 2   h
vc 
4
donde;
3 .81 2    2 .40
vc 
4
= 2750L
Calculo de bombas:

Bomba PP-61
Se partió de la ecuación:


Pa Va 2 Za  g W b
Pb Vb 2 Zb  g






 hltotales
2 gc
gc
Q
2 gc
gc


Tomando en cuenta el tramo comprendido entre el tanque de almacenamiento TK615 hasta el reactor TR-603
Se supuso una bomba de 1½ hp que maneja un caudal máximo de 15 m3/h .
103
Datos:
Longitud de tubería de succión: 3 m
Longitud de la tubería de descarga: 6.30m
ρHCl al 30%: 1150 kg/m3
Za: 3.86 m
Zb: 1.53m
g: 9.8 m2/s
gc: 1000 Kg.m/KN.S2
e pvc: 0.0000015m
Diámetro nominal de tubería : 0.032m
Perdidas por accesorios en la succión (∑KS): 8.6
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
Perdidas por accesorio en la descarga: (∑Kd): 2.07
Sustituimos:
DER
8Q 3  3  fds 6.30  fdd
8.6
2.07  1.53  3.86   9.8  Q 1.1







2
2
5
4
0.032
0.032
0.032 4 
1000
1150
  0.032
8.10  104 Q 3 89406967.16 fds  187754631 fdd  10175704.9
 0.022Q  9.56  10 4  0
Ecuación para el tanteo.
Ų HCl= 4.65x10-6
Re 
4Q
4Q
 24114385.31Q
=
  D  v   0.032  1.56  10 6
104
Tanteo
Fds
Fdd
0.02
0.02
Q
0.004
1.83x10-2
1.83x10-2
0.004122
1.82x10-2
1.82x10-2
0.0041
Fds.cal.
1.83x10-2
1.826x10-2
Dando como resultado un caudal de 14.76 m3/h o 14760 l/h
Calculo del Presión de succión y presión de descarga:
 Lt  fd
 S
k  1O
Z1  g  
8Q 2

D
A
 2
 S

Ps  P1 
V
 
5 ER
4
E
 gc
gc CH
D
D
O
SR


DERE
Ps= 23.37 Kpa o 2.3857 mH 2 O
TDH = Pd –Ps
Pd= TDH – Ps = 14 + 2.2857
Pd= 16.3857 mH 2 O
NPSH = Ps –P Vapor ; P vapor HCl = 0.1439mH 2 O
NPSH = 2.3857 mH 2 O – 0.1439
NPSH = 2.2418 mH 2 O

Bomba PP-62
De igual manera que la bomba anterior se calcula las características de esta bomba,
cambiando las características del fluido como densidad, viscosidad, perdidas por
accesorios dando lo siguiente:
105
Q = 4.5 m3/h o 4500 l/h
Ps= 10.50 mH 2 O
Pd= 16.50 mH 2 O
NPSH = 9.9557 mH 2 O
DER
OS
D
A
V
R
E
S
E
ECHOS R
106