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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE
OAXACA
OBTENCIÓN DE ACETONA VÍA CUMENO
Asignatura:
Seminario de ingeniería de proyectos
Autores:
Martínez García Alfredo Martínez Ruíz Xicoténcatl Abel Pérez Salvador Argelia Kichú Ruiz Cuevas Verónica Sandoval Cruz Jorge Luis
Profesor:
Martínez Canseco Jorge Miguel
Grupo:
2
QA8
4 de julio del 2011
CONTENIDO
Bases del proyecto
Especificaciones del proyectoDefinición del proyectoBases del proyectoAlcance del proyectoLocalización de la plantaAbreviaturasDescripción del proceso de fabricación IntroducciónMaterias primas Métodos de obtención de anilinaEspecificación de los componentes del proyectoEspecificaciones de las materias primas Especificación de los productos Usos de la anilina Descripción detallada de los procesos escogidosBalance de materiaBalance de energíaEspecificaciones y necesidades de los serviciosEnergía eléctricaAgua de redGas naturalEquiposLista de equipos Descripción breve de los equipos principales Descripción breve de otros equipos Hoja de especificaciones Control e instrumentación
Control e instrumentación IntroducciónListados de lazos de controlDescripción, diagramas de los lazos del control y las hojas de
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especificacionesVálvulas de controlTuberías, válvulas y accesorios Designación de las tuberías Cálculos Normas de diseñoNomenclaturaAislamiento térmicoHoja de especificaciones Designación de válvulas Clasificación de válvulas Tipos de válvulas NomenclaturaListado de válvulas Designación de los equipos de impulsión Bombas SoplantesSeguridad e higieneLegislaciónClasificación de los equiposEstudio básico de seguridad y saludObjetoAlcanceIdentificación de la obra y datos generales Identificación de riesgos en proceso constructivoMedidas de protección a implantarTécnicas generales de prevenciónEquipos de protección individual (EPI’ s)Características y requisitosEPI’S en las distintas actividades industriales Sistemas de protección colectivaEquipos de protección colectiva en las distintas actividades industrialesSeñalizaciónLegislaciónSeñales visuales Señales luminosasSeñales acústicasVías de circulaciónSeñalización de conduccionesActuación preventiva y primeros auxiliosCaracterísticas a cumplir en cierto trabajosCondiciones y requisitos a cumplir por la maquinariaCondiciones preventivas que deben reunir el centro de trabajo
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Medida de emergencia y evacuaciónBotiquines
Asistencia a accidentadosPrevención de riesgos de daños tercerosServicios de prevenciónCoordinador de seguridad y saludLibro de incidenciasInstalaciones medicasInstalaciones de higiene y bienestarPlan de seguridad y saludProtección contra incendios, explosiones y fugasIntroducciónNormativaTipos de fuegoInstalaciones de detección, alarma y extinción.Emplazamiento de los localesExplosionesFugasAlmacenamiento y manipulación de productos inflamablesNormas de seguridad de la plantaPlan de emergenciaMedio ambienteIntroducciónImpacto ambientalProtección de perímetros de las captaciones de abastecimientosPerímetros de protecciónPlanes y programas en evaluaciones ambientalSistemas de gestión medioambientalLegislación aplicableEfluentes líquidosEfluentes sólidosEfluentes gaseososContaminación acústicaLegislación aplicableFuentes de ruidoMedidas preventivasImpacto visualEvaluación económicaValoración económica de la plantaGastos previosCapital inmovilizado
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Capital circulanteEstimación de coste de producciónGastos de fabricaciónGastos generalesVenta y rentabilidad de negociosEstimación de los ingresos por ventasEstudio de rendimiento económicoViabilidad e la plantaEstimación del precio del mercado de los productosPuesta en marcha y operaciónIntroducciónPuesta en marchaOperación de la planta
1. Especificaciones del proyecto
1.1.-Definición del proyecto
1.1.1.-Objetivo del proyectoEl objetivo del presente proyecto es el diseño de una planta para la fabricación de acetona mediante oxidación de cumeno. El proceso
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conocido como proceso acetona vía cumeno, se llevará a cabo en diferentes etapa, usando como agente oxidante oxígenoz que se obtendrá por medio de una corriente de aire. Además de determinar que el proyecto sea viable técnica y económicamente, ha de cumplir toda la normativa y legislación vigente.
En el proyecto se incluyen el diseño de todos los equipos de proceso, los diagramas y planos Correspondientes.El diseño de la planta de producción de acetona se lleva a cabo en base a unasdeterminadas especificaciones, las cuales se detallan a continuación:
Capacidad de producción: 1300 Tm/año.Funcionamiento de la planta: 300 días/año.Presentación de producto final: Acetona líquida pura lista para llenar cisternas a granel.
1.1.2.-Alcance del proyectoEl presente proyecto incluye los siguientes puntos:Diseño y especificaciones de los equipos involucrados en el proceso.Diseño de los diagramas de implantación, ingeniería,…Diseño y especificaciones del sistema de control de la planta.Diseño y especificaciones de tuberías.Estudio del sistema de seguridad e higiene a seguir en plantas químicas para cumplir la normativa legal vigente.Estudio medioambiental de la planta a fin de que cumpla la normativa legal vigente.Evaluación económica de la planta.Puesta en marcha.
Localización de la planta
La planta de producción de acetona estará localizada en el término municipal de Etla, más concretamente en el parque industrial.
A la hora de diseñar la planta se ha de tener en cuenta que ésta debe cumplir rigurosamente la normativa urbanística municipal, en lo referente a distancias a viales y vecinos, altura de edificios, ocupación de la parcela y edificabilidad.
A continuación se demuestra un cuadro comparativo de las 2 opciones que se tomaron en cuenta para la instalación de la planta.
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Primera Opción Segunda Opción etla zimatlan
Factores CríticosPonderación
Evaluación
Puntos
Evaluación
Puntos
Localización de Materias Primas 2 3 6 2 4Abastecimiento de Materiales 2 3 6 2 4Disponibilidad de Mano de Obra 3 3 9 2 6Terrenos disponibles 3 4 12 2 6Combustible Industrial 3 3 9 3 9Facilidades de Transporte 3 3 9 2 6Localización del mercado 2 3 6 3 6Facilidades de Distribución 3 3 9 2 6Calidad de energía eléctrica 2 3 6 3 6Disponibilidad de agua 2 3 6 2 4Condiciones de vida 2 3 6 2 4Leyes y reglamentos 4 3 12 2 8Equilibrio ambiental 2 3 6 2 4Clima 2 2 4 4 8Estructura tributaria 4 3 12 2 8Facilidades de instalación 4 2 8 2 8Sindicatos y Conflictos 4 2 8 1 4Capital Intelectual 4 3 12 3 12
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▲ Para insertar Suma 146 113
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Villa de etla
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La superficie total del municipio es de 17.86 kilómetros cuadrados y la superficie del municipio con relación al estado es del 0.02%.
Orografía
El municipio esta sentado en un valle, por tal motivo no cuenta con montañas, una parte de la población esta sobre una peña o loma de pequeña elevación y la otra en plano. El templo y las oficinas principales del distrito están sobre la peña o loma que inclina hacia el suroeste.
Hidrografía
El río Asunción situado en la agencia de policía de Nativitas Etla, y el río Salinas que atraviesa las agencias de Santo domingo Barrio Alto y Santo Domingo Bajo Etla. .
INFRAESTRUCTURA SOCIAL Y DE COMUNICACIONES
Educación
A nivel preescolar cuenta con un jardín de niños, de nombre Ovidio Decroly, a nivel primaria cuenta con dos escuelas primarias una que funciona con turnos matutino y vespertino y otra solamente matutino. a nivel secundaria cuenta con una escuela técnica no. 84, a nivel bachillerato, cuenta con un CECYTE 05 y con el Centro de Estudios de Bachillerato.
Abasto
Cuenta con el mercado municipal Porfirio Díaz, que se encuentra situado en el centro de la población, y con tianguis que se instala todos los días miércoles de cada semana además los habitantes acuden a la central de abastos de la Ciudad de Oaxaca para abastecerse de los productos de primera necesidad. El municipio cuenta con tiendas de abarrotes que expenden artículos de primera necesidad y otros productos.
Deporte
El municipio cuenta con canchas deportivas, en donde se practica el fútbol, básquetbol y béisbol.
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Vivienda
De acuerdo a los resultados que presento el II Conteo de Población y Vivienda en el 2005, en el municipio cuentan con un total de 1,691 viviendas de las cuales 1,583 son particulares.
Servicios Públicos
La cobertura de servicios públicos de acuerdo a apreciaciones del ayuntamiento es de 61% en agua potable, 95% en alumbrado público y 49% drenaje urbano.
Medios de Comunicación
Los medios de comunicación más importantes en el municipio son las ondas de radio y televisión, así como la línea telefónica, el correo y el telégrafo.
Vías de Comunicación
El municipio cuenta con una carretera pavimentada que comunica con la carretera federal hacia la ciudad de México y por otro lado hacia la ciudad de Oaxaca.
Nomenclatura
Nomenclatura de fluidos en la planta
Nomenclatura Fluido
ACE Acetona FEN FenolCUM CumenoH2O Agua
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N2 NitrógenoO2 oxigeno
CaCO3 Cabonato de calcio H2SO4 Acido sufuricoCO2 Dióxido de carbono
DMPC Dimetil fenil carboniloHPC Hidroperoxido de CumenoAF Aceto fenona
AMS Alfa metil estireno
Nomenclatura para equipos
CÓDIGO
EQUIPO
T Tanque de almacenamientoTO Tanque oxidador
S Separador solido-liquidoC Condensador
R Reactor
Cx ConcentradorTL Torre de lavado
B Bomba
C CompresorICN Intercambiador por convección
naturalICO Intercambiador carcasa y tubos
CD Columna de destilaciónTR Torre refrigeración
CA Caldera
1.2 DESCRIPCION DEL PROCESO DE FABRICACION
INTRODUCCIÓN
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Aunque el proceso es orientado a la producción de fenol; la acetona será
un subproducto de la reacción del cumeno con aire atmosférico, donde
existe una reacción intermedia muy importante que es la del
hidroperóxido de cumeno con ácido sulfurito diluido.
Si se observa en la literatura existen muchas vías para obtener acetona,
como el método del acetileno, el método del propileno, de Isopropil
alcohol, de ácido acético, por destilación de la madera, entre otros, pero
es de notar que la vía y/o ruta cumeno es la más económica para
obtener acetona
El proceso de cumeno tiene muchos factores a su favor, ya que no se
desperdician productos costosos, como: el cloro, el hidróxido de sodio o
el ácido sulfúrico. Posee condiciones suaves y el costo del equipo es
bajo.
Una desventaja que puede ser manejable, es la manipulación del
hidroperóxido de cumeno, ya que a ciertas condiciones de temperatura
y concentración es explosivo y puede ser inflamable.
MATERIAS PRIMAS.
A continuación se exponen los procesos más representativos para la obtención de las materias primas básicas necesarias para la producción de resinas formofenólicas, así como los tipos de catalizadores y endurecedores más usados.
La producción de acetona es de mucha importancia en la el mercado ya que se ocupa como materia prima, para la producción de los siguientes derivados:
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Cianohidrina acetona para Metil metacrilato (MMA) 42% Bisfenol A 24% Disolventes 17% Derivados del Aldol (MIBK y MIBC) 13% Varios 4%
La aplicación más importante de la acetona se encuentra en la fabricación de Metil metacrilato (MMA), mercado que experimenta una demanda creciente (3% anual) desde el 2002 por el incremento en los usos del Polimetilmetacrilato (PMMA), un material antifragmentación alternativo al vidrio en la industria de la construcción.
La demanda de Bisfenol-A y de resinas de policarbonato se ha duplicado en la década de los 1990, convirtiéndose en la segunda aplicación importante de la acetona (7% incremento anual), demandada por la industria del automóvil y de microelectrónica (fabricación de discos CD y DVD).
La demanda de acetona es un indicador del crecimiento económico de cada región ya que depende directamente de la marcha de las industrias del automóvil, construcción y microelectrónica. Así entre el 2000-2001 la demanda decreció un 9% mientras que en el 2002 apuntó una recuperación debido ala gran demanda que presenta.
Las ventajas del proceso se observan en la tabla siguiente.
Caracteristicas de proceso Beneficios obtenidosTecnologia avanzada Mejora de la obtención de fenol y
acetona. Baja formación de compuestos pesados
Optima red de intercambio de calor
Reduce el consumo de energía
Tratamiento de agua integrado Bajo impacto ambiental. Reducido coste de tratamiento
Sistema de control avanzado Optimiza la mejora de la planta. Eleva la eficiencia de los equipos y
aumenta la calidad de los productos
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En al siguiente tabla, se exponen algunas de las especificaciones de los productos obtenidos durante este proceso.
METODOS DE OBTENCION DE ACETONA
MÉTODO DEL CUMENO:
Proceso característico promovido para la fabricación de fenol como
producto principal, y acetona como subproducto. Éste fue desarrollado
en la década de los 50`s y es uno de los procesos comerciales más
importantes para la obtención de este producto, tanto para Estados
Unidos, Gran Bretaña, Europa Occidental como a nivel mundial.
El cumeno es oxidado al hacer burbujear aire u Oxígeno hacia
Hidroperóxido de cumeno, y éste a su vez es descompuesto bajo
condiciones ácidas y térmicas hacia la producción de fenol y acetona.
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La elección de este proceso es evidente, dado que se reporta como una
síntesis donde no se desperdician productos costosos, posee
condiciones suaves y un bajo costo de maquinaria y equipo, de acuerdo
con la bibliografía estudiada.
Un método análogo, es el proceso de p – cresol a partir del p – cumeno,
aplicándose los principios mencionados anteriormente, aunque esta
síntesis no es muy utilizada a nivel mundial.
MÉTODO DEL ACETILENO:
Ésta síntesis consiste en pasar vapor de agua y acetileno sobre
catalizadores adecuados como limonita parcialmente reducida por el
Hidrógeno, Óxido de Torio o una sal doble de Torio con sales
alcalinotérreas.
MÉTODO DEL PROPILENO:
Dentro del proceso de producción del glicerol, implementado por Shell
se encuentra la combinación de acroleína más alcohol isopropílico (IPA),
para formar acetona y alcohol alílico, a partir de:
La acroleína es obtenida bajo oxidación del propileno bajo catalizadores
de Óxido de Cobre a 300-400 ºC y el I.P.A es obtenido bajo hidrólisis con
agua de sulfato isopropílico, que a su vez se obtiene por absorción de
ácido sulfúrico bajo presiones críticas.
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El glicerol se obtiene al hacer reaccionar alcohol alílico con peróxido de hidrógeno:
CH2 = CHCH 2OH +H202 —» CH2OHCHOHCH2OH
En este proceso nuevamente se obtiene cetona como subproducto.
MÉTODO DE ISOPROPIL ALCOHOL:
• DESHIDROGENACIÓN:
El otro proceso comercial es la deshidrogenación catalizada con óxido
de Zinc sobre piedra pómez u otro catalizador. Ocurre una reacción
endotérmica según:
CH3CHOHCH3 + 65,5--------->CH3COCH3 +H2
• OXIDACIÓN:
Una modificación al proceso de deshidrogenación es una reacción de
oxidación catalizada que provee una reacción endotérmica según:
CH3CHOHCH3 + 1/202 —CAT-400-600ºc—>H20 +CH3COCH3
Donde el catalizador puede ser el mismo utilizado en la deshidrogenación. Es de notar que actualmente el I.P.A. por su condición de alto costo, se está utilizando en procesos que proveen mejores productos y se está aprovechando para otras condiciones como biodiesels
MÉTODO DE ÁCIDO ACÉTICO:
Reacción descubierta por Squibb hacia 1986, utiliza una descomposición
catalítica del ácido acético libre, bajo catalizadores como carbón de
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madera, alúmina a 340 – 400ºC, óxidos de Torio y Urano, Cobre a 390 –
410ºC, óxidos y polvos de Zinc, entre otros; que proveen una afinidad
hacia la reacción principal y no la secundaria.
2CH3CO2 H CH3COCH3 +CO2 +H2O
CH3CO2 H CO2 +CH4
MÉTODO DE FERMENTACIÓN:
Método biológico que consiste en la fermentación de sustancias que
contengan almidón con bacterias como aceto butílicus que, además,
produce alcohol butílico, la bacteria aceto aethylicus o bacteria
maserans. Se tiene conocimiento que éste método es utilizado a nivel
industrial en Francia y en Norteamérica, pero es de notar que debido al
tiempo de residencia y/o fermentación de 57 días, a hecho que esta
industria sea relegada a otras especies tales como la fermentación
alcohólica.
OTROS PROCESOS:
Actualmente, se reportan otros métodos que debido a su composición y
forma de tratamiento han pasado a un segundo plano.
La obtención de acetona a partir de acetato de Calcio es reportada hacia
1930, esto implica una destilación seca sobre catalizador de Hierro,
obteniéndose una acetona bruta que luego tendrá que ser purificada
según:
(CH3CO2 )2 Ca CaCO3 +CH3COCH3
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Otro método implica la destilación madera que arroja un producto fraccionado de alcohol y del cual se obtienen productos como alcohol metílico y acetona.
1.3 Especificaciones de los componentes del proyecto
Especificaciones de las materias primas
CUMENO
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Propiedades físicas y químicas
Peso molecular: 120.20 g/mol
Fórmula molecular: C9H12
Fórmula molecular (estructurada):
C6H5CH(CH3)2
Estado físico: líquido.
Color: incoloro.
Olor: aromático.
Valor pH: no disponible.
Viscosidad dinámica (20° C) 0.79 mPa*s
Punto de fusión: -96° C
Punto ebullición (1013 hPa): 153° C
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Punto de ignición: 420° C
Punto de destello: 31° C cm3
Límites de explosión: Bajo 0.8 Vol%, Alto 6.0 Vol%
Presión de vapor (20° C): 5.3 hPa
Densidad (20° C): 0.86 g/cm3
Solubilidad en: agua (20° C) insoluble, disolventes orgánicos (20° C)
soluble
Información complementaria:
Destilable sin descomposición a presión normal.
Identificación de peligros
· Inflamable: Irrita las vías respiratorias. Tóxico para los organismos
acuáticos,
puede provocar a largo plazo efectos negativos en el medio ambiente
acuático.
· Nocivo: si se ingiere puede causar daño pulmonar.
Primeros auxilios
· Tras inhalación: aire fresco.
· Tras contacto con los ojos: Aclarar con abundante agua,
manteniendo
abiertos los párpados.
· Tras contacto con la piel: aclarar con abundante agua. Eliminar ropa
contaminada.
· Tras ingestión: beber abundante agua. Evitar vómito.
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· En caso de vómito espontáneo: peligro de aspiración. Posible fallo
pulmonar.
Consultar al médico.
Medidas de lucha contra incendios
· Medios de extinción adecuados: CO2, espuma, polvo.
· Riesgos especiales: Combustible. Vapores más pesados que el aire.
Posible
formación de mezclas explosivas con aire.
· Mantener alejado de fuentes de ignición.
· Equipo de protección especial para el personal de lucha contra
incendios:
Permanencia en el área de riesgo sólo con ropa protectora adecuada y
con
sistemas de respiración artificiales e independientes del ambiente.
Manipulación y almacenamiento. Estabilidad y reactividad
· Manipulación: Mantener alejado de fuentes de ignición. Evitar la
carga
electroestática.
· Almacenamiento: Bien cerrado, en lugar bien ventilado, alejado de
fuentes de
ignición y de calor. De +15° C a +25° C.
· Materias a evitar: oxidantes fuertes.
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Información toxicológica
Toxicidad aguda:
· DL50 (oral, rata): 1400 mg/kg
· DL50 (dermal, conejo): 12300 mg/kg
CATALIZADOR
Dentro del proceso de producción de acetona por el método de HOOK
(Vía cumeno) se pueden utilizar diferentes catalizadores ácidos en la
sección de tratamiento del hidroperóxido de cumeno para generar
acetona y fenol por descomposición del mismo. Para la escogencia del
catalizador se debe de tener en cuenta que el mecanismo muestra que
la reacción es de carácter iónico y se debe tener un compuesto que
entregue en un medio (generalmente acuoso) iones H+.
Compañías como BP Chemicals, Ltda, Hercules, Inc y UOP Cumox han
utilizado generalmente ácido sulfúrico en su proceso (5-25 % peso a T.
50-70° C) puesto que es barato y presenta buenos resultados su
utilización; otra clase de catalizadores ácidos sólidos han sido
reportados, la U.S Pat N° 4.490.565 que implementa el uso de Beta
Zeolita, U.S Pat N° 4.490.566 reporta el uso de Contraint index 1-12
zeolite como ZSM-5, U.S Pat N° 6.169.215 usa catalizadores sólidos
formado por una modificación de óxidos de los metales del grupo IVB
con los oxianiones de los grupos VIB y con sulfatos óxidos de los metales
de transición, por último la U.S Pat. 6.441251 reporta el uso de M41S
que corresponde a un material sólido con alto número de ácidos
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sulfónicos y que poseen una gran actividad ácida, el material del poro
cristalino es un silicato o aluminosilicato trabajando a condiciones de T.
20-150° C y P. 1000 psig por contacto en una cama estacionaria o
fluidizada.
Al analizar lo anterior, se llega a la conclusión de que el ácido sulfúrico es el catalizador más apropiado para el trabajo de descomposición del HCP, dado que es más barato, más fácil de utilizar y asequible para este territorio, además, es la materia prima más utilizada en las industrias, la cual ha presentado buenos resultados; los catalizadores sólidos reportados implican gastos energéticos puesto que la temperatura a la que ocurre la reacción es mucho mayor y la presión que se exige es mayor con la que se contaría al trabajar con ácido sulfúrico.
ÁCIDO SULFÚRICO
Propiedades físicas y químicas
Peso molecular: 98.08 g/mol Fórmula molecular: H2SO4 Fórmula
molecular (estructurada):
H2SO4
Estado físico: líquido.
Color: incoloro.
Olor: inodoro.
Valor pH a 49 g/l H2O (25° C): 0.3
Viscosidad dinámica (20° C): 26.9 mPa*s
Punto de fusión: -15° C
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Punto de ebullición: 310° C
Punto de ignición: no disponible.
Punto de destello: no disponible.
Límites de explosión: Bajo no disponible, Alto no disponible.
Presión de vapor (20° C): 0.0001 hPa
Densidad de vapor relativa: 3.4
Densidad (20° C): 1.84 g/cm3
Solubilidad en: agua (20° C) soluble
(¡Atención! (Desprendimiento de
calor), etanol soluble
(¡Atención!)Desprendimiento de calor).
Descomposición térmica: 338° C
Primeros auxilios
· Tras inhalación: aire fresco. Avisar al médico.
· Tras contacto con la piel: Aclarar con abundante agua. Extraer la
sustancia
por medio de algodón impregnado con polietilenglicol 400. Despojarse
inmediatamente de la ropa contaminada.
· Tras contacto con los ojos: Aclarar con abundante agua, manteniendo lospárpados abiertos (al menos durante 10 minutos). Avisar inmediatamente aloftalmólogo.
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· Tras ingestión: beber abundante agua (hasta varios litros), evitar
vómitos
(Riesgo de perforación). Avisar inmediatamente al médico. No efectuar
medidas
de neutralización.
Medidas a tomar en caso de vertido accidental
· Medidas de precaución relativas a las personas: No inhalar los
vapores /
aerosoles. Evitar el contacto con la sustancia.
· Medidas de protección del medio ambiente: No lanzar por el sumidero.
· Observaciones adicionales: Eliminación de la nocividad: neutralizar
con sosa
cáustica diluida, cal, arena de cal o carbonato sódico.
Manipulación y almacenamiento. Estabilidad y reactividad
· Almacenamiento: Bien cerrado, seco. Temperatura de
almacenamiento: sin
limitaciones.
· Condiciones a evitar: Calentamiento fuerte.
· Materias a evitar: Agua, metales alcalinos, compuestos alcalinos,
amoníaco,
metales alcalinotérreos, soluciones de hidróxidos alcalinos, ácidos,
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compuestos
alcalinotérreos, metales, aleaciones metálicas, óxidos de fósforo,
fósforo,
hidruros, halogenuros de halógeno, halogenatos, permanganatos,
nitratos,
carburos, sustancias inflamables, disolventes orgánicos, acetiluros,
nitrilos,
nitrocompuestos orgánicos, anilinas, peróxidos, picratos, nitruros, litio
siliciuro.
· Información complementaria: Higroscópico, corrosivo, incompatible
con
metales, tejidos de plantas / animales.
Información toxicológica
Toxicidad aguda:
· DL50 (oral, rata): 2140 mg/kg (Con soluciones al 25%).
· CL50 (inhalativo, rata): 0.51 mg/l /2 h (referido a la sustancia pura).
Informaciones adicionales sobre toxicidad: Tras inhalación de aerosoles:
lesión de las mucosas afectadas.
· Tras contacto con la piel: graves quemaduras con formación de costras.
· Tras contacto con los ojos: quemaduras, lesiones de la córnea.
· Tras ingestión: fuertes dolores (¡peligro de perforación!), malestar,
vómitos y
diarrea. Tras un periodo de latencia de algunas semanas, posibilidad de
estrechamiento de la salida del estómago (estenosis del píloro).
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Información complementaria: El producto debe manejarse con las
precauciones apropiadas para los productos químicos.
Especificaciones de los productos
FENOL
Propiedades físicas y químicas
Peso molecular: 94.11 g/mol
Fórmula molecular: C6H6O
Fórmula molecular
(estructurada): C6H5OH
Estado físico: sólido.
Color: incoloro.
Olor: característico.
Valor pH a 50 g/l H2O (20° C): 5
Viscosidad dinámica (50° C):
3.437 mPa*s
Punto de fusión: 40.8° C
Punto de ebullición (1013
hPa): 181.8° C
Punto de ignición: 595° C
Punto de destello: 81° C cm3,
85° C o.c.
Límites de explosión: Bajo 1.3
Vol%, Alto 9.5 Vol%
Presión de vapor (20° C): 0.2 hPa
Densidad de vapor relativa:
3.24
Densidad (20° C): 1.06 g/cm3
Densidad de amontonamiento: 620
kg/m3
Solubilidad en: agua (20° C) 84
g/l, etanol fácilmente
soluble, éter fácilmente
soluble.
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Primeros auxilios
· Tras inhalación: aire fresco. Llamar al médico. Introducción de oxígeno.
· Tras contacto con la piel: aclarar con abundante agua. Extraer la
sustancia
por medio de algodón impregnado con polietilenglicol 400. Despojarse
inmediatamente de la ropa contaminada.
· Tras contacto con los ojos: Aclarar con abundante agua
manteniendo los
párpados abiertos (min. 10 minutos). Llamar enseguida al oftalmólogo.
· Tras ingestión: beber abundante agua; evitar vómitos (¡riesgo de
perforación!).
Aplicación posterior: Carbón activo (20-40g de suspensión al 10%).
Llamar
inmediatamente al médico.
Medidas de lucha contra incendios
· Medios de extinción adecuados: Agua, espuma.
· Riesgos especiales: Inflamable. Vapores más pesados que el aire.
Con aire
se forman mezclas explosivas. En caso de incendio posible formación
de gases
de combustión o vapores peligrosos.
Manipulación y almacenamiento. Estabilidad. y reactividad
· Manipulación: Proteger de la luz.
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· Almacenamiento: Bien cerrado. Seco. Protegido de la luz. En lugar
bien
ventilado. De +15° C a +25° C. Sólo accesible a expertos.
· Condiciones a evitar: Calentamiento.
· Materias a evitar: aluminio, aldehídos, halógenos, nitritos, nitratos,
peróxido de
hidrógeno / agua oxigenada / compuestos férricos, halogenatos,
peróxidos.
Información toxicológica
Toxicidad aguda:
· DLLo (oral, hombre): 140 mg/kg;
· DL50 (oral, rata): 317 mg/kg;
· DL50 (dermal, rata): 669 mg/kg,
· CL50 (inhalativo, rata): 316 mg/m3.
HIDROPERÓXIDO DE CUMENO
1. Propiedades físicas y químicas
Estado físico: líquido.
Color: incoloro a amarillento.
Olor: aromático, débilmente. Penetrante
Viscosidad dinámica (20° C) 12 mPa*s
Punto de fusión < -25° C Descomposición térmica > 80°
Punto de ebullición (20 hPa) 116° C
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Punto de destello 57° C
Densidad (20° C) 1.03 g/cm3
Solubilidad en agua (23° C) 8 g/l
metanol (20° C) soluble acetona (20° C) soluble
Identificación de peligros
Puede provocar incendios. Nocivo en contacto con la piel y por
ingestión. Tóxico por inhalación. Provoca quemaduras. Nocivo: riesgo de
efectos graves para la salud en caso de exposición prolongada por
inhalación e ingestión.
Primeros auxilios
Tras inhalación: aire fresco. Avisar al médico.
· Tras contacto con la piel: Aclarar con abundante agua. Extraer la
sustancia
por medio de algodón impregnado con polietilenglicol 400. Despojarse
inmediatamente de la ropa contaminada.
· Tras contacto con los ojos: Aclarar con abundante agua,
manteniendo los
párpados abiertos (al menos durante 10 minutos).
Medidas de lucha contra incendios
Medios de extinción adecuados: Agua, CO2,
espuma, polvo. Riesgos especiales: Favorece un
incendio. Alejar de sustancias combustibles.
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Manipulación y almacenamiento. Estabilidad
y reactividad
· Manipulación:
Indicaciones para una manipulación segura:
Evítese la generación de vapores / aerosoles. Trabajar bajo vitrina
extractora. No inhalar la sustancia.
Observaciones sobre la protección de incendios y explosiones:
Mantener alejado de fuentes de ignición. Evitar la carga electroestática.
· Materias a evitar sustancias inflamables, fuerte soluciones de
hidróxidos
alcalinos, ácidos.
. Información toxicológica
· Toxicidad aguda DL50 (oral, rata): 382 mg/kg
· Toxicidad subaguda a crónica.
· Tras inhalación: Irritación de las mucosas, tos y dificultad para
respirar.
Tras contacto con la piel: quemaduras. Riesgo de absorción por la piel
ALFA-METILESTIRENO
Propiedades físicas y químicas
Peso molecular: 118.18 g/mol
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Fórmula molecular: C9H10
Estado físico: líquido.
Color: incoloro.
Olor: desagradable.
Valor pH a 500 g/l H2O 5-6
Punto de fusión: -23 ° C
Punto de ebullición: 165 ° C
Punto de ignición: 420 ° C
Punto de destello: 47 ° C
Límites de explosión: Bajo 0.9 Vol%,
Alto 6.6 Vol%
Presión de vapor (20 ° C): 2.9 hPa
(30 ° C) 5.3 hPa (50 ° C) 15 hPa
Densidad (20 ° C) 0.91 g/cm3
Solubilidad en: agua (20 °
C) insoluble, etanol (20 ° C)
soluble.
Primeros auxilios
· Tras inhalación: aire fresco.
35
· Tras contacto con la piel: aclarar con abundante agua. Eliminar ropa
contaminada. Tras contacto con los ojos: aclarar con abundante agua,
manteniendo abiertos los párpados. Llamar al oftalmólogo.
· Tras ingestión: Aplicación posterior: Carbón activo (20-40g de
suspensión al
10%). No provocar el vómito. Llamar al médico.
Medidas de lucha contra incendios
· Medios de extinción adecuados: Agua, CO2, espuma, polvo.
· Riesgos especiales: Inflamable, vapores más pesados que el aire.
Con aire
se forman mezclas explosivas. En caso de incendio posible formación
de gases
de combustión o vapores peligrosos.
Manipulación y almacenamiento. Estabilidad y reactividad
· Manipulación: Observaciones sobre la protección de incendios y
explosiones:
Mantener alejado de fuentes de ignición. Evitar la carga electroestática.
· Almacenamiento: Bien cerrado, en lugar bien ventilado, alejado de
fuentes de
ignición y de calor. De +15° C a +25° C.
· Materias a evitar: iniciadores de polimerización.
· Información complementaria: Mantener alejado de fuentes de ignición.
36
Propiedades físicas y químicas
Peso molecular: 58.08 g/mol
Fórmula molecular: C3H6O
Fórmula molecular (estructurada):
CH3COCH3
Estado físico: líquido
Color: incoloro
Olor: afrutado
Viscosidad dinámica (20° C):
0.32 mPa*s Punto de fusión: -
95.4° C Punto ebullición (1013
hPa): 56.2° C Punto de ignición:
540° C
Manipulación y almacenamiento
Manipulación: Evitar la carga electrostática. Mantener alejado de
fuentes de ignición. Trabajar bajo vitrina extractora. No inhalar la
sustancia.
Evítese la generación de vapores / aerosoles.
Almacenamiento: Bien cerrado, en lugar bien ventilado, alejado de
fuentes de ignición y de calor. De +15° C a +25° C.
Punto de destello: < -20° C cm3
Límites de explosión:
Bajo 2.6 Vol% Alto 13 Vol%
Presión de vapor (20° C): 233
hPa
Densidad de vapor relativa:
2.01
37
Identificación de peligros
Fácilmente inflamable. Irrita los ojos. La exposición repetida puede
provocar sequedad o formación de grietas en la piel. La inhalación de
vapores puede provocar somnolencia y vértigo.
Primeros auxilios
· Tras inhalación: aire fresco. En caso necesario, respiración
asistida o por
medios instrumentales.
Mantener libres las vías respiratorias.
· Tras contacto con la piel: aclarar con abundante agua.
Eliminar ropa
contaminada.
· Tras contacto con los ojos: Aclarar con abundante agua
manteniendo abiertos
los párpados (al menos durante 10 minutos). Llamar al oftalmólogo.
· Tras ingestión: hacer beber inmediatamente abundante agua.
.2.6. Estabilidad y reactividad
Materias a evitar: Hidróxidos alcalinos, halógenos, hidrocarburos
halogenados / hidróxidos alcalinos, halogenuros de halógeno,
oxidante (entre otros CrO3, peróxidos, ácido nítrico, ácido nitrante),
halogenóxidos, metales alcalinos, nitrosilos, metales, etanolamina.
Información complementaria: Sensible a la luz; sensible al aire;
disolvente; materiales inadecuados: plásticos diversos, goma; en
estado gaseoso / vapor existe riesgo de explosión con el aire.
Información toxicológica
38
Toxicidad aguda:
· DL50 (oral, rata): 5800 mg/kg;
· CL50 (inhalativo, rata): 76 mg/l /4 h;
· DL50 (dermal, conejo): 20000 mg/kg.
Informaciones adicionales sobre toxicidad: Tras inhalación de
vapores: irritación de las mucosas, sueño, aturdido. A dosis elevadas:
cefaleas, flujo salival, náuseas, vómito, vértigo, narcosis. No puede
excluirse: coma.
· Tras contacto con la piel: leves irritaciones. Acción
desengrasante con
formación de piel resquebrajada y agrietada.
· Tras contacto con los ojos: irritaciones. Riesgo de turbidez en la córnea.
· Tras ingestión: trastornos gastrointestinales, cefaleas, flujo salival,
náuseas,
vómito, vértigo, narcosis, coma.
1.4 DESCRIPCION DETALLADA DEL PROCESO
Como se ha mencionado la acetona es un producto que puede
obtenerse fácilmente por medio de determinados procesos en los
39
cuales están incluidos diferentes compuestos: pero es la vía de
cumeno la que mejor se adapta a las necesidades de montaje de un
proceso; el método de HOOK como es conocido ha sido implementado
en casi todo el mundo en la producción de fenol, resultando la
acetona como un subproducto rentable que podría a llegar a dejar
muchas ganancias, a continuación se pretende ilustrar el trabajo de la
planta con lo cual se recurrirá a toda la información bibliográfica que
se tenga a la disposición, se intentará ser muy prudentes con la
información para no incurrir en ninguna contradicción con lo que se
trabaje industrialmente.
OXIDACIÓN
Se realizará en una columna de burbujeo a la cual entrará aire
atmosférico por la parte inferior, con el propósito de hacerlo
burbujear en el cumeno y provocar la oxidación del mismo, ello
provee una reacción exotérmica que envuelve 356 Btu de calor por
cada libra de hidroperóxido de cumeno formado. Se pueden utilizar
entre 3 a 4 oxidadores en serie ya que la conversión de cumeno a
hidroperóxido es baja, siendo la conversión del cumeno a
hidroperóxido de cumeno de 25 a 40 % (se escogerá una conversión
de 35%), además, la reacción debe ser catalizada utilizando un
emulsificante (promotor) para mejorar la conversión a los valores
mencionados, para ello se utiliza una solución acuosa de carbonato
de sodio o hidróxido de sodio utilizando relaciones de fase acuosa a
orgánica de 2 a 5 (se utilizó una relación de 2 con carbonato de
sodio).
El mecanismo de reacción predominante es la reacción de radicales
libres. Los pasos para formar el hidroperóxido y demás compuestos
es:
40
1. Se inicia la descomposición de algunos hidroperóxidos de cumeno
(ROOH) para dar RO* y radicales OH*, los que reaccionan con el
cumeno para formar radicales R*.
2. Se propagan los radicales R*, el cual forma rápidamente ROO* en
la presencia de Oxígeno, además, interactúa con el cumeno para
formar el hidroperóxido y generar el radical R*.
3. Se termina cuando los radicales se recombinan; los principales
productos formados en la oxidación además del HCP son productos
que se originan a partir del radical RO*, siendo así la formación de
dimetil fenil carbinol (DMPC) a partir del cumeno, además, se
origina acetofenona por descomposición Homolítica quedando un
radical metilo que reacciona con Oxígeno para obtenerse otros
productos como metanol, formaldehído, ácido fórmico y dióxido de
carbono.
Algunas condiciones son consideradas en la bibliografía, se reporta
un tiempo de residencia de 3 a 6 horas, una presión ligeramente
superior a la atmosférica.
LAVADO Y CONCENTRACIÓN
Al quedar la mezcla de reacción después del oxigenador con cierta cantidad CaCO3 se hace imprescindible realizar un lavado o en el más apropiado caso una separación por decantación en la que se logre desagregar la solución orgánica de la mezcla acuosa, pasando la S.O a un concentrador para llevar el HPC hasta una concentración de 65 a 90 wt% (se escogerá una concentración de 90 wt%) en una torre de destilación a vacío en la que se elimina gran cantidad de cumeno, normalmente, la destilación es llevada en más de una etapa, es de observar que concentraciones mayores de 92 wt% de HCP conducen una inestabilidad en el proceso que lo vuelve explosivo, y por lo mismo peligroso para cualquier trabajo con éste.
41
DESCOMPOSICIÓN DEL HIDROPERÓXIDO
El hidroperóxido de cumeno se descompone por completo, para dar
inicialmente cantidades equimoleculares de fenol y acetona, se
producen, además, pequeñas cantidades de a - metilestireno al
deshidratarse el DMPC. Los pasos incluyen:
· REACTOR:
Los productos de la mezcla de la oxidación del cumeno se añaden en
un reactor CSTR o BATCH (recipiente agitado) comercialmente en el
que se produce una descomposición de HCP al añadir un catalizador
(líquido o sólido); generalmente el ácido sulfúrico se utiliza en
concentraciones entre 5 – 15 wt% (se escogió uno de 10wt%)
suministrándolo por un acidificador de rejilla hacia la zona de
reacción, que está entre 50 y 90º C (termodinámicamente escogido
en 50º C) por un tiempo suficiente de 30 a 120 minutos hasta bajar la
concentración de HPC entre 0,2 y 3 wt% (escogida una de 2 wt%).
La reacción de descomposición de HPC en fenol y acetona es
altamente exotérmica, por lo cual la temperatura es mantenida por
medio de circulación a través de un sistema de refrigeración; si al
diseñar el reactor se escoge un sistema de enfriamiento alterno, se
debe incluir el tiempo gastado en la refrigeración, lo cual es función
del diseño del sistema de intercambio de calor y de la naturaleza del
fluido de enfriamiento; un límite mínimo que se acostumbra utilizar es
de aproximadamente 5 minutos, si el fluido usado es agua. Lo
anterior implicaría introducir un menor tiempo de residencia al
emplear el sistema de refrigeración.
42
· CONVERTIDOR:
La mezcla de reacción del paso anterior es acondicionada a una
temperatura entre 110 y 130º C bajo condiciones de flujo tapón
(reactor PFR) por un tiempo suficiente para descomponer todo el HCP
residual y convertir el DMPC en AMS, dado que, con estas condiciones
es más favorable su condición.
TORRE DE LAVADO
Después del convertidor, se hace necesario remover el ácido residual
y sales inorgánicas que pueden encontrarse con lo cual se neutralizan
los productos de la descomposición con fenóxido de sodio u otra
solución alcalina como NaOH, algún álcali o resina de intercambio,
además, se puede adicionar agua a contracorriente dentro de la torre
empacada.
ZONA DE DESTILACIÓN
La separación de los compuestos después de la reacción se lleva a
cabo en columnas de destilación, siendo la acetona el primer
compuesto en volatilizarse al tener un punto de ebullición de 56,1º C,
43
luego el cumeno y a - metilestirenos y por último el fenol con punto
de ebullición de 454,9 K.
• Torre N° 1:
En esta torre la acetona cruda que sale en la cima contiene agua y
otros componentes, que son usualmente tratados con álcali en un
lavado posterior y luego puede ser purificado por destilación para
venta.
La columna de acetona es operada a una temperatura de cima entre 30 y 60º C, los fondos son preferiblemente establecidos a una temperatura entre 40 y 110º C particularmente deseables entre 50 y 80º C. La temperatura de la corriente tomada de un punto cualquiera de la altura de torre de destilación de donde se obtiene la acetona pura, es preferible entre 30 y 60º C. Las etapas teóricas de la columna son 10 y 120. La zona de condensación (platos de cima) perteneciente a la columna de destilación tiene una separación potencial entre el 80 y el 99% preferiblemente entre el 90 y el 95%. La alimentación a la columna de destilación se produce en la sección donde haya una separación potencial entre el 0 y el 30%
TORRE N° 2:
Se destilan los productos provenientes de la primera torre,
principalmente AMS y Cumeno, que posteriormente pueden ser
recirculados a la corriente del cumeno al pasar por un hidrogenador
en presencia de Níquel entre “Raney” con un tiempo de residencia
entre 15 y 30 minutos en el que se convierte el AMS en cumeno; si no
se hace una recirculación el AMS y el cumeno pueden ser separados
mediante destilación azeotrópica con agua.
La cima de la columna de cumeno es preferiblemente operada de una
manera suficiente a una temperatura de 40 a 170º C. La temperatura
de fondos es preferiblemente entre 110 y 180º C. La temperatura de
la corriente tomada desde un punto cualquiera de la altura de torre de
destilación de donde se obtiene el cumeno y/o AMS puros, es
preferible entre 110 a 180º C. Las etapas teóricas de la columna de
44
cumeno están entre 10 y 90. El plato de alimentación óptimo de la
fase orgánica de la columna anterior se realiza en la región de la
columna de cumeno que posee una separación potencial entre 10 y
80%. El punto de derivación en el que el cumeno y/o AMS es derivado
se sitúa en la región de la columna que posee una separación
potencial entre el 0 y el 50%.
• TORRE N° 3:
Se separa el fenol crudo proveniente de la segunda columna, fenol
que puede ser purificado por destilación extractiva con agua o por
tratamiento con una resina de intercambio iónico ácida y subsecuente
destilación.
La columna de fenol crudo es preferiblemente operada en la parte
superior de la columna a una temperatura entre 120 y 200º C,
particularmente entre 130 y 180º C. La temperatura de fondos está
entre 120 y 220º C. . La temperatura de la corriente tomada desde un
punto cualquiera de la altura de torre de destilación de donde se
obtiene el fenol puro, es preferible entre 120 a 190º C,
particularmente entre 140 y 190º C. Las etapas teóricas de la
columna están entre 10 y 70. La alimentación se realiza al lado de la
columna que presente una separación potencial entre el 0 y el 80%.
La parte donde se deriva el fenol es tomado en el lado donde
presente una separación entre el 30 y el 90%.
1.5. BALANCES DE ENERGIA
45
Las propiedades de los compuestos fueron sacadas del “Lange’s HandbookChemistry”. Tabla 6-1 de Jhon A. Dean, excepto las del hidroperóxido de cumenoque fueron sacadas de la pagina web Nist.
46
Como la reacción se efectúa en fase líquida, tenemos que calcular la energía librede Gibbs de la siguiente manera: El problema que se presenta, es que no se tiene la energía libre de Gibbs líquida del hidroperóxido de cumeno, pues se necesita para calcular la energía de reacción libre de Gibbs estándar; entonces, se procede a calcularla como se muestra a continuación:
Cálculo de la energía Libre de Gibbs líquida:
Como no se tiene la energía libre de Gibbs líquida del hidroperóxido de cumeno,se debe calcular hallando en primera instancia, la entropía normal de evaporización y luego corregirla con la temperatura de ebullición del hidroperóxidode cumeno. Teniendo esta última, se calcula la energía libre de Gibbs deevaporización, para luego calcular lo deseado.Primero se determina la entropía normal de evaporización con la ecuación deKistiakwsky del libro “The properties of gases and liquids” de Reid. Pág.230.
Ahora, se determina el Cp líquido por métodos de grupos de contribución adiferentes temperaturas, y así hallar una correlación. Método de Missenard.Pág.139 del Reid.
47
48
Con la correlación del Cp líquido del hidroperóxido de cumeno, se puede calcularla entropía de evaporización estándar del hidroperóxido de cumeno.
Las constantes del fenol y la acetona fueron sacadas del libro de Reklaitis.Calculando la entropía de evaporización estándar:
49
Ahora, se calcula la energía libre de Gibbs gaseosa por el método de contribución de Joback. Pág.155 del Reid.
Después de haber hecho todos los cálculos pertinentes, se procede por último alcalcular la energía libre de Gibbs líquida del hidroperóxido de cumeno.
50
Con los calores de reacción de todos los compuestos reaccionantes líquidos, sehalla el calor de reacción estándar.
Hallando el calor de reacción estándar, se procede a corregir el calor de reaccióna diferentes temperaturas por medio de la ecuación siguiente.
Este calor de reacción a diferentes temperaturas, se realizó a través del softwarematlab, donde se graficó con respecto a la temperatura (ver en anexos).
Gráfica Nº 2. Comportamiento del calor de reacción con respecto a laTemperatura
51
La gráfica anterior indica que la reacción del hidroperóxido de cumeno esexotérmica y que a medida que aumenta la temperatura, tiende a volverse endotérmica, pero llega un momento (450K) donde y tiende a subir suexotermicidad con el aumento de la temperatura. Como esta reacción esexotérmica se recomienda trabajar con un reactor que facilite el control de latemperatura.Como ya se determinó la energía libre de Gibbs líquida del hidroperóxido decumeno, se dispone a calcular la energía libre de Gibbs estándar de la reacción.
52
Con la constante estándar y el calor de reacción a las diferentes temperaturas, secalculan las constantes de equilibrio a esas temperaturas, de la siguiente manera.
Hallando las constantes de equilibrio a las diferentes temperaturas, se puededeterminar la energía libre de Gibbs a diferentes temperaturas, con su respectivaconstante de equilibrio.
53
A continuación se indican las gráficas de la constante de equilibrio y la energíalibre de Gibbs con respecto a la temperatura.
Gráfica Nº 3. Comportamiento de la constante de equilibrio con respecto a latemperatura.
La gráfica Nº 3 indica que a menor temperatura, mayor es la constante deequilibrio; y entre más grande sea la constante de equilibrio mayor será la cantidadde productos que se tendrán.
Gráfica Nº 4. Comportamiento de la energía libre de Gibbs respecto a latemperatura.
54
Al observar la Gráfica Nº 4. La energía libre de Gibbs nos indica, si la reacciónpuede ser posible. En caso del hidroperóxido de cumeno, es posible la reacciónpor debajo de una temperatura de 84ºC.
constitución de la planta.
Criterios a seguir en la construcción de la planta
Se han tenido en cuenta distintos criterios para realizar la
implantación de la planta:
· Situar un único acceso a la planta, para poder llevar un mejor
control de todas las
entradas y salidas.
· Situar las distintas áreas de forma secuencial, de forma lógica de
acuerdo con el
orden del proceso productivo.
· Poner calles alrededor de cada área para facilitar su acceso.
· No dejar ninguna calle sin salida.
· Situar la báscula cerca de la garita de la entrada, para que ningún
camión descargue reactivo o se vaya con producto sin haber hecho la
tara.
·Tener en cuenta la seguridad de los empleados con zonas de paso en
el interior de los edificios. Colocar arcenes y pasos de peatones en las
calles del interior de la planta.
55
Se han considerado los siguientes parámetros para construir los
edificios, las calles y parkings de la planta:
· Vía de sentido único: 5 metros de ancho.
· Vía de doble sentido: 10 metres de ancho.
· Diámetro superior/inferior para el giro de los camiones: 12m/6m.
· Puerta de acceso a la planta: 10 metros de ancho.
· Puertas de acceso a los edificios: 2 metros de ancho.
· Arcenes: 1,5 metros de ancho.
· Plaza de parking para coches: 2 x 4,5m2.
· Plaza de parking para camiones: 4 x 15m2.
1.5.1 Descripción de las zonas de la planta
La planta de producción de acetona está constituida por las
siguientes áreas:
Área 100-Tanques de almacenamiento de reactivos: En esta
área se encuentran los tanques de almacenamiento de colocados
en el interior de un cubeto de retención con el fin de evitar posibles
fugas.
Área 200-Área de reacción: En esta zona se produce la reacción de oxidación del cumeno. El cumeno de alimentación y el de reciclo se introducen en el reactor de oxidación, fluyendo hacia abajo a través de las diferentes secciones del reactor. El aire que se introduce por la parte inferior burbujea en la fase líquida. En cada una de las secciones se introduce una parte de la disolución acuosa de sosa. El calor de reacción se elimina mediante agua de refrigeración en serpentines colocados en las diferentes secciones.
El gas que sale por la cabeza del reactor se enfría retornando el condensado al reactor, y se descarga a la atmósfera. El líquido que sale del reactor (conteniendo 20 – 25 % de hidroperóxido) se concentra primero en un evaporador de película descendente y posteriormente en unos concentradores de doble tubo hasta el 80 – 90 % de hidroperóxido. El cumeno recuperado se recicla al reactor de oxidación.
Área 300-Área de tanques: En esta área se encuentran dos
tanques pulmón también colocados en paralelo. Estos tanques sirven
56
de separación entre las áreas de reacción y purificación, permitiendo
en caso de parada parcial de la planta seguir trabajando sin parar el
proceso durante un cierto tiempo. Los tanques pulmón permiten
almacenar el agua residual proveniente de la torre de destilación con
el fin de garantizar el suministro de esta al proceso en caso de una
avería-
Área 400-Área de purificación: En esta área se encuentran tres
torres de destilación)con el fin de purificar el corriente de salida del
reactor para obtener acetona.
Área 500-Área de almacenamiento de acetona: En esta zona se
encuentran tanques para almacenar el acetona puro que sale por
cabezas de la columna de destilación .
Área 600-Área de almacenamiento de subproductos: En esta
zona hay dos tanques para almacenar subproductos uno para agua
de procesos y otros y otro para fenol.
Área 700-Área de tratamiento de aguas residuales: Esta zona
consiste en una balsa aireada por la que pasa el agua residual de la
planta antes de enviarse a la
depuradora.
Área 800-Área de tratamiento de gases: Se quieren minimizar las
emisiones de COV’s y H2SO4 a la atmosfera. Las corrientes gaseosas
de salida de los oxidadores se envían a tratar en un reactor de
oxidación catalítica, seguido de dos torres de adsorción y una
antorcha.
Área 900-Servicios: en esta planta se encuentran todos los servicio
de la planta, como por ejemplo, las torres de refrigeración, los
chillers, calderas, etc.
Área 900-Servicios: Área 1000-Oficinas:
En esta zona se encuentra el edificio de oficinas. En este hay los
despachos de
57
directivos y trabajadores, sala de reuniones, sala de descanso, etc.
También se
encuentra aquí el laboratorio para realizar el control de calidad
Área 1100-Parking: en esta zona se encuentran los aparcamientos
de empleados y de camiones.
Plantilla de trabajadores
La planta de producción de acetona trabajará en continuo 300 días al
año, lo que supone un total de 7200 horas. La parada prevista para la
planta se dividirá en dos etapas, la primera de 35 días estará
dedicada al mantenimiento, y la segunda de 30 días para vacaciones
del personal. La primera etapa está prevista del 26 de junio al 1 de
agosto, y la segunda del 1 al 31 de agosto.
La planta dispondrá de los siguientes grupos de trabajadores:
Directivos y técnicos: serán los responsables de la gestión de la
empresa y velarán por el buen funcionamiento de la planta desde la
dirección, sala de control.
Se requerirá de 5 personas en este grupo.
Especialistas: estarán divididos en diferentes campos como la
ingeniería industrial, la ingeniería química, la ingeniería mecánica, la
ingeniería electrónica,…
Se necesitará un total de 10 personas, para así poder ser distribuidos
en los diferentes horarios y cubrir las necesidades de personal.
Auxiliares administrativos: serán los encargados/as de llevar a cabo
la contabilidad, marketing, entrada y salida de materias primeras y
atención a los clientes. Habrán 6 personas para realizar estas tareas.
Operarios y obreros: estarán a pie de planta para realizar cualquier
modificación o mantenimiento de cualquier equipo. Este grupo
constará de 50 personas.
Otros: personal de seguridad y limpieza. Se requerirá de un total de
10 personas para seguridad que estarán ubicados a la entrada de la
planta para controlar, sobretodo, la entrada y salida de camiones.
Para la limpieza de oficinas serán suficientes dos personas.
58
En total se tendrá una plantilla de 85 trabajadores. A continuación, se
detalla la distribución de cada uno de los grupos.
Teniendo en cuenta que los trabajadores tienen jornadas laborales de
como máximo 8 horas y que pueden trabajar 5 días a la semana, se
distribuirá la plantilla de manera que no trabajen más de 40 horas
semanales para ahorrar en gastos de personal.
Los directivos, técnicos y administrativos trabajarán en horario fijo de
lunes a viernes de 9 a 17h con una hora para comer. Se ha de tener
en cuenta que cada semana uno de los ingenieros responsables
tendrá que estar de guardia por si surge cualquier incidente en la
planta, fuera del horario de su jornada laboral. Habrán dos personas
encargadas del control de calidad de materias primeras y reactivos
que trabajará en dos turnos, de 6 a 14h y de 14 a 22h.
Los trabajadores de planta, operarios y obreros, estarán distribuidos
en cinco turnos rotativos y se precisará de 10 personas en cada
turno:
-Primer turno: de lunes a viernes de 6-14h.
-Segundo turno: de lunes a viernes de 14 a 22h.
-Tercer turno: de lunes a viernes 22 a 6h.
-Cuarto turno: fines de semana, sábado y domingo, jornadas de 12
horas en horario de 6 a 18h.
-Quinto turno: fines de semana, sábado y domingo, jornadas de 12
horas en horario de 18h hasta las 6h.
El personal de seguridad cumplirá la misma distribución y los turnos
se realizarán en grupos de dos personas.
59
1.6 ESPECIFICACIONES DE SERVICIOS DE PLANTA
ABASTECIMIENTO DE AGUA
Deberá disponerse de suficiente abastecimiento de agua, a presión adecuada y de temperatura conveniente, así como de instalaciones apropiadas para su almacenamiento y distribución. Se deberá dotar de los implementos necesarios que garanticen que ésta no será contaminada.
El vapor utilizado en superficies que estén en contacto directo con los productos, no deberá contener ninguna sustancia que pueda ser peligrosa para la salud o contaminar al producto.
El agua no potable que se utilice para la producción de vapor, refrigeración, lucha contra incendios y otros propósitos similares no relacionados con los productos, deberá transportarse por tuberías completamente separadas identificadas por colores, sin que haya ninguna conexión transversal ni sifonado de retroceso con las tuberías que conducen el agua potable.
Se deberán realizar cada seis meses, las siguientes determinaciones en el agua de abastecimiento:
- Contenido de Cloro
- Dureza de agua (Contenido de calcio)
- Análisis microbiológicos: (Mesófilos aerobios, Coliformes totales)
DEBIDO A LA IMPORTANCIA QUE REPRESENTA EL ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
Deberá disponerse de suficiente abastecimiento de agua, a presión adecuada y de temperatura conveniente, así como de instalaciones apropiadas para su almacenamiento y distribución. Se deberá dotar de los implementos necesarios que garanticen que ésta no será contaminada.
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El vapor utilizado en superficies que estén en contacto directo con los productos, no deberá contener ninguna sustancia que pueda ser peligrosa para la salud o contaminar al producto.
El agua no potable que se utilice para la producción de vapor, refrigeración, lucha contra incendios y otros propósitos similares no relacionados con los productos, deberá transportarse por tuberías completamente separadas identificadas por colores, sin que haya ninguna conexión transversal ni sifonado de retroceso con las tuberías que conducen el agua potable.
Se deberán realizar cada seis meses, las siguientes determinaciones en el agua de abastecimiento:
- Contenido de Cloro
- Dureza de agua (Contenido de calcio)
- Análisis microbiológicos: (Mesófilos aerobios, Coliformes totales)
DRENAJE
En las áreas donde se utilice agua, se recomienda instalar una coladera por cada 37 m2 de superficie.
Se pide un drenaje para el piso en el cual los puntos más altos deben estar a no más de 3 m de un drenaje maestro colector, la pendiente máxima del drenaje con respecto a la superficie del piso debe ser superior a 5%.
En los establecimientos que así lo requieran, se instalarán trampas de grasa, las tuberías de desagüe de los inodoros deben descargar directamente al sistema de drenaje. Se cuidará que las tuberías de hierro o acero galvanizado sean de un diámetro interior de por lo menos 10 cm. (4 pulgadas).
Los drenajes deben ser distribuidos adecuadamente y estar provistos de trampas contra olores y rejillas para evitar entrada de plagas provenientes del drenaje. Tanto los pisos, así como los drenajes deben tener la inclinación adecuada para permitir un flujo rápido y eficiente de los líquidos desechados.
61
Las cañerías de drenaje deben ser de terminación lisa para evitar la acumulación de residuos y formación de malos olores.
Los establecimientos deben disponer de un sistema eficaz de evacuación de efluentes y aguas residuales, el cual debe mantenerse en todo momento en buen estado. Todos los conductos de evacuación (incluidos el sistema de alcantarillado) deben ser lo suficientemente grandes para soportar cargas máximas y se construirán separados 3 m como mínimo de las instalaciones de abastecimiento de agua potable, a manera de evitar contaminación de la misma.
ILUMINACION
Todo el establecimiento debe tener una iluminación natural o artificial adecuada. Cuando así proceda, la iluminación no debe alterar los colores, y la intensidad no debe ser menor de:
540 lux en todos los puntos de inspección
300 lux en las salas de trabajo.
50 lux en otras áreas.
Los focos y lámparas que estén suspendidas sobre las materias en cualquiera de las fases de producción deben ser de tipo inocuo y estar protegidas para evitar la contaminación de los productos en caso de rotura.
El método de iluminación está determinado principalmente por la naturaleza del trabajo, la forma del espacio que se ilumina, el tipo de estructura del techo, la ubicación de las lámparas y el color de las paredes.
4.4 VENTILACION
Deberá proveerse una ventilación adecuada para proporcionar el oxígeno suficiente, evitar el calor excesivo, la condensación de vapor, el polvo, y para eliminar el aire contaminado. La dirección de la corriente de aire no deberá ir nunca de una área sucia a una área limpia. Deberá haber aberturas de ventilación provistas de una
62
pantalla, o de otra protección de material anticorrosivo. Las pantallas deben poder retirarse fácilmente para su limpieza.
LOS FACTORES DE LOS QUE DEPENDE UN SISTEMA
GENERAL DE VENTILACION SON:
Número de personas que ocupan el área, oficina o planta.
Condiciones interiores del ambiente físico del local,
(temperatura, luz, humedad).
Tipo de productos que se elaboran.
Condiciones ambientales exteriores.
Tipo de actividad realizada (proceso) en las áreas que requieren
ser ventiladas y grado de contaminación de las mismas.
Una ventilación natural se puede lograr mediante, ventanas, puertas,
tragaluces, ductos conectados a rejillas y aberturas especialmente
diseñadas para tal fin.
En caso de contar con equipo de ventilación o de extracción de aire, no deberán ser fuentes de contaminación al proceso por arrastre de partículas en el aire.
La contaminación de los productos a partir del medio ambiente puede ser importante tanto por razones sanitarias como económicas.
Algunos organismos patógenos, especialmente los causantes de infecciones respiratorias, pueden llegar por medio del aire a los empleados que manipulan el producto en las empresas, y a los mismos productos.
El aire carece de una flora microbiana propia, ya que todos sus gérmenes se encuentran allí accidentalmente y, en general, se hallan sobre partículas sólidas en suspensión o en pequeñas gotas de agua. Los microorganismos llegan al aire por medio del polvo, tierra seca, salpicaduras de las corrientes de agua, lagos o mares, gotitas expulsadas al toser, estornudar o hablar, hongos esporulados que crecen en paredes, techos, suelos, productos e ingredientes. De aquí
63
que el medio ambiente que rodea una instalación deba ser cuidado y controlado adecuadamente.
Según las necesidades se recomienda instalar aparatos de extracción y ventilación para remover efectivamente el aire, olores de la planta y para proporcionar ambiente adecuado de trabajo. Periódicamente, se recomienda de acuerdo con la naturaleza de las actividades de los establecimientos, realizar análisis microbiológicos con placas expuestas al medio ambiente.
RECIPIENTES PARA LA BASURA
Los establecimientos que se dediquen al proceso de productos contarán con una área exclusiva para el depósito temporal de desechos.
Los recipientes de basura en la planta deben estar convenientemente ubicados, deben mantenerse de preferencia tapados e identificados. Es necesario especificar, naturaleza y estado físico de los desechos, métodos de recolección y transporte, frecuencia de recolección y otras características mínimas de la basura como: aristas cortantes, toxicidad, flamabilidad y otras.
El área central de colección de basura debe tener construcción sanitaria que facilite la limpieza evitando acumulación de residuos y malos olores. Esta área debe estar delimitada y fuera de las áreas de producción. Se recomienda tomar en cuenta los vientos dominantes para evitar que éstos acarreen malos olores dentro del establecimiento.
La basura debe ser removida de la planta, por lo menos, diariamente. Y se recomienda separar los desechos orgánicos de los inorgánicos.
DUCTOS
Las tuberías, conductos, rieles, vigas, cables, etc., no deben estar libres encima de tanques y áreas de trabajo donde el proceso esté expuesto, ya que éstos constituyen riesgos de condensación y acumulación de polvo que contaminan los productos. Y en donde existan deben tener libre acceso para su limpieza.
De acuerdo con la Norma Oficial Mexicana expedida por la Secretaría del Trabajo y Previsión Social. 1993. NOM-027-STPS-1993, señales y avisos de seguridad e higiene. México, D.F
64
Se recomienda observar el siguiente, código de colores para pintar las tuberías:
- EQUIPOS
2.1.- LISTA DE EQUIPOS
ACETONA
Listado de equipos
Localización
Planta Producción de acetona
fecha
ETAPA DEL PROCESO
N° DESCRIPCIÓN PARÁMETRO CARACTERÍSTICO
VALOR MAT. CONSTRUCCIÓN
OBSERVACIÓN
Oxidación 4 Columna de burbujeo
Conversión de cumeno
35% Pueden usarse de 3 a 4
Lavado y concentración
1 Decantador Concentración 65-90 Wt%
1 Intercambiador de calor
Temperatura 298-303 K
1 Torre de destilación
Concentración 92 Wt% Se trabajara a vacio
65
Descomposición del hidroperóxido
1 Reactor BATCH Temperatura
tiempo
50 °C
120 min
1 REACTOR PFR Temperatura 130 °C
110-130°c
Torre de lavado 1 Torre de lavado pH base
Zona de destilación 3 Columna de destilación
temperatura 30-40°C
2.2 DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS EQUIPOS PRINCIPALES
COLUMNA DE BURBUJEO:
Columna de burbujeo, que comprende un recipiente con forma de columna con
zona de lodos, zona central y zona de cabeza, uno o varios fondos perforados
dispuestos horizontalmente en la zona central, cuya superficie abierta es del 3
a 20 %, con dispositivos para la aportación y la evacuación de una fase líquida
así como de una fase de gas para el funcionamiento de la columna de burbujeo
en contracorriente, caracterizada porque los fondos perforados poseen sobre la
sección transversal de la columna una distribución esencialmente uniforme de
los orificios, porque la superficie de la sección transversal de los diferentes
orificios es de 0, 003 a 3 mm2 y porque las zonas que se hallan por encima y
por debajo de un fondo comunican entre sí a través de al menos una bajante
(“downcomer”) para el paso de líquido, al mismo tiempo, que la bajante se
construye como tubo circular dispuesto en el fondo o como tolva con forma de
segmento o como un tubo exterior, que comunica dos zonas adyacentes, de tal
modo, que en el estado de funcionamiento no sea recorrido por el gas.
DECANTADOR:
66
Decantadores estáticos. Caracterizados por que la recogida de los
flóculos se hace por simple sedimentación. Los decantadores estáticos pueden
ser intermitentes en los el agua el llena un depósito en el que permanece varias
horas, posteriormente se vacía la capa superior de agua hasta un nivel por
encima de los fangos depositados. Este procedimiento puede ser interesante
para instalaciones provisionales o pequeñas instalaciones, pero escasamente
útil para explotaciones industriales de la decantación.
Más utilizados son los de flujo continuo en los cuales el agua entra de
forma continua en el decantador, este procedimiento resulta el más rentable en
una explotación permanente, pero requiere un control del caudal, ya que sus
variaciones provocan la formación de remolinos que a su vez, propician la
ascensión de los flóculos a la superficie.
Para que se depositen los fangos, es preciso que la velocidad
ascensional sea inferior a la velocidad de caída de las partículas.
INTERCAMBIADOR DE CALOR
Tipos de intercambiadores de calor según su construcción
Si bien los intercambiadores de calor se presentan en una inimaginable
variedad de formas y tamaños, la construcción de los intercambiadores está
incluida en alguna de las dos siguientes categorías: carcaza y tubo o plato.
Como en cualquier dispositivo mecánico, cada uno de estos presenta ventajas
o desventajas en su aplicación.
Carcasa y tubo
Este tipo de intercambiador consiste en un conjunto de tubos en un contenedor
llamado carcaza. El flujo de fluido dentro de los tubos se le denomina
comúnmente flujo interno y aquel que fluye en el interior del contenedor como
fluido de carcaza o fluido externo.
En los extremos de los tubos, el fluido interno es separado del fluido externo de
la carcaza por la(s) placa(s) del tubo. Los tubos se sujetan o se sueldan a una
placa para proporcionan un sello adecuado. En sistemas donde los dos fluidos
67
presentan una gran diferencia entre sus presiones, el líquido con mayor presión
se hace circular típicamente a través de los tubos y el líquido con una presión
más baja se circula del lado de la cáscara. Esto es debido a los costos en
materiales, los tubos del intercambiador de calor se pueden fabricar para
soportar presiones más altas que la cáscara del cambiador con un costo mucho
más bajo.
Funcionamiento de los intercambiadores de calor
Como hemos visto hasta ahora, la función general de un intercambiador de
calor es transferir calor de un fluido a otro.
Los componentes básicos de los intercambiadores se pueden ver como un tubo
por donde un flujo de fluido está pasando mientras que otro fluido fluye
alrededor de dicho tuvo. Existen por tanto tres intercambios de calor que
necesitan ser descritos:
1.- Transferencia de calor convectiva del fluido hacia la pared interna del tubo
2.- Transferencia de calor conductiva a través de la pared del tubo
3.- Transferencia de calor convectiva desde la pared externa del tubo hacia el
fluido exterior.
Para desarrollar la metodología para el análisis y diseño de un intercambiador
de calor, atendemos primero el problema de la transferencia de calor del fluido
interno en el tubo hacia el fluido externo en la carcaza.
Entre las principales razones por las que se utilizan los intercambiadores de
calor se encuentran las siguientes:
• Calentar un fluido frío mediante un fluido con mayor temperatura.
• Reducir la temperatura de un fluido mediante un fluido con menor
temperatura.
68
• Llevar al punto de ebullición a un fluido mediante un fluido con mayor
temperatura.
• Condensar un fluido en estado gaseoso por medio de un fluido frío.
• Llevar al punto de ebullición a un fluido mientras se condensa un fluido
gaseoso con mayor temperatura.
TORRE DE DESTILACIÓN:
Una columna de destilación simple es una unidad compuesta de un conjunto de
etapas de equilibrio con un solo alimento y dos productos, denominados
destilado y fondo. Incluye, por lo tanto, una etapa de equilibrio con alimentación
que separa dos secciones de etapas de equilibrio, denominadas rectificación y
agotamiento.
Se requiere de un dispositivo, como un rehervidor, donde se transfiera calor al
líquido que emerge de la etapa de equilibrio correspondiente al fondo de la
columna para vaporizarlo parcialmente, de tal manera que la fracción
vaporizada se recircula al fondo de la columna y se mantenga en un flujo
ascendente a través de la columna. La fracción no vaporizada se remueve
como producto de fondo.
El vapor que emerge de la etapa superior de la sección de rectificación es
condensado, y el líquido resultante se divide en dos fracciones. Una fracción se
remueve como el producto de tope o destilado. La otra fracción líquida,
denominada reflujo, se recircula al tope de la columna y se mantiene en un flujo
descendente a través de ella, estableciendo el contacto requerido con la fase
vapor ascendente para la transferencia de masa deseada en cada una de las
etapas de equilibrio líquido - vapor.
En la gran mayoría de columnas de destilación, el rehervidor es parcial pero el
condensador puede ser total o parcial. Un condensador es total cuando todo el
vapor del tope de la columna es completamente condensado, en el caso
contrario se conoce como un condensador parcial. Si toda la fracción
condensada se recircula a la columna se dice que la columna opera a reflujo
tota.
69
REACTOR BATCH:
El reactor tipo batch es un reactor donde no existe flujo de entrada y de salida,
es smplemente un reactor con un agitador que homogeniza la mezcla
Es aquel en donde no entra ni sale material durante la reacción, sino mas bien,
al inicio del proceso se introducen los materiales, se lleva a las condiciones de
presión y temperatura requeridas, y se deja reaccionar por un tiempo
preestablecido, luego se descargan los productos de la reacción y los
reactantes no convertidos.
Las ventajas del reactor mienten con su flexibilidad. un solo recipiente puede
realizar una secuencia de diversas operaciones sin necesidad de romper la
contención.
REACTOR PFR:
Un reactor PFR es básicamente un tubo donde se realiza una reacción con
cambios axiales en la concentración, la presión y la temperatura. Los reactores
PFR, a menudo, se construyen de muchos tubos de pequeños diámetros y de
grandes longitudes y se emplean con fluidos a grandes velocidades y
pequeños tiempos espaciales. Esto minimiza el mezclado axial del fluido, limita
los perfiles radiales de temperatura y provee el área de transferencia de calor
necesaria. Los tubos se arreglan en un banco como en los intercambiadores
de calor. Si no se desea intercambio calórico en la zona de reacción, puede
utilizarse uno o una serie de lechos empacados de diámetros más grandes.
70
En un PFR, uno o más reactivos líquidos se bombean a través de una tubería o
tubo. En este tipo de reactor, el cambio de velocidad de reacción crea un
gradiente con respecto a la distancia recorrida, en la entrada de la PFR la tasa
es muy alta, pero como las concentraciones de reactivos y la disminución de la
concentración del producto (s) aumenta la velocidad de reacción disminuye.
Algunos aspectos importantes de la PFR:
Todos los cálculos realizados con PFR no asumen ninguna anterior o
posterior a la mezcla, como lo implica el término "flujo de pistón".
Los reactivos pueden ser introducidos en la PFR en los lugares en el
reactor que no sea el de entrada. De esta manera, una mayor eficiencia
se puede obtener, o el tamaño y el costo de la PFR pueden ser
reducidos.
A PFR normalmente tiene una mayor eficiencia de un reactor de mezcla
del mismo volumen.
TORRE DE LAVADO:
Después del convertidor, se hace necesario remover el acido residual y
sales inorgánicas que puede encontrarse con lo cual se neutralizan los
productos de la descomposición con fenoxido de sodio u otra solución
alcalina como NaOH, algún álcali o resina de intercambio, además se puede
adicionar agua a contra corriente dentro de la torre.
71
2.3 DESCRIPCION BREVE DE OTROS EQUIPOS
BOMBAS
Las bombas de proceso tienen la finalidad de impulsar los corrientes líquidos a
través del proceso. Por las necesidades de operación y versatilidad,
prácticamente todas las bombas son cinéticas. En el diseño de las mismas,
hemos sobredimensionado las cargas hidráulicas que debe vencer la bomba,
para la hipótesis de futuras ampliaciones.
Además con un cambio de rodete, podríamos aumentar el caudal un 20%
prácticamente.
VÁLVULAS
Las válvulas son elementos que permiten, impiden o regulan la circulación de
un fluido por una tubería. Según esta definición, las válvulas se pueden
clasificar en dos grupos:
Válvulas todo/nada: este tipo de válvula únicamente permite o impide el
paso del fluido por el interior de la tubería y por lo tanto no regulan el
caudal. Estas válvulas tapan completamente la sección de la cuando están
cerrada, pero cuando están abiertas ofrecen la mínima resistencia al paso
del fluido y como consecuencia las pérdidas de carga son mínimas. En la
industria química las más comunes son las válvulas de bola y mariposa.
Válvulas de regulación: este tipo de válvulas aumenta o disminuye el grado
de apertura, proporcionando una regulación del caudal que debe circular. La
corriente del obturados debe ser suficientemente lenta como para permitir
diferentes caudales, siendo las pérdidas de carga mayores en este tipo de
72
válvulas que en la tipo todo/nada. Este tipo de válvulas son las que se
utilizan en los sistemas de control de las plantas químicas.
2.4 HOJA DE ESPECIFICACIONES
COLUMNA DE DESTILACION
Presión a destilación 1 atmosfera, tiene una velocidad de vapor de 3 pies/ seg,
la separación entre platos es de 2 pies, la altura de la torre es de 7 metros y
posee 12 etapas.
73
DECANTADOR
La existencia de un separador es evidente y su diseño puede partir de la
expresión general de una esfera que se mueve a través de un fluido continuo
bajo la fuerza de gravedad.
Para fines de diseño en una separación agua – liquido orgánico, el tamaño y la
forma real de la partícula dependerá de la intensidad de la mezcla y de las
propiedades del sistema en cuestión, pero para diseño, Dp = 0. 004 in, c = 17,
densidad = 62, densidad = 50, de las definiciones anteriores se obtiene:
Donde D es el diámetro de del depósito en pies, Q caudal del fluido de proceso,
(ambas fases), pie3/ seg, y razón L/D = 4.
REACTOR
74
Los costos de compra del agitador de propulsor y de turbina incluyen
motor reductor de velocidad y el impulsor listo para instalarse en el recipiente.
CBM, = Cp. a FBM, el FBM , es el factor para acero inoxidable según la
potencia del agitador.
CBM (costo del equipo de agitación)= $ 12, 500 (precio a 1971), corregido
a 2003, da $ 49971.92
TORRE DE LAVADO
75
INTERCAMBIADOR DE CALOR
Se supone adiabático.
2.5 CALCULO DE COSTOS DE EQUIPOS PRINCIPALES.
INTERCAMBIADOR DE CALOR.
76
DATOS:Presión: 300 psiTipo de diseño: tipo kettleMaterial de la coraza y tubo: acero al carbón/ acero inoxidableÁrea de trasferencia de calor: 25 ft2
Costo del intercambiador = $ = [costo base (Fd +Fp)*Fm]
Calculo del costo base: $12000Fd: 1.35Fp: 0.10Fm: 1.54
El costo ajustado es:
C= 350 (1.35+0.10)1.54
C= 782
EL FACTOR DE MODULO DESNUDO ES: 3.39
El costo de una unidad en base a cero al carbón, presiones moderadas cabezal flotante y en 1968 es:
C= 350 *3.39= 1, 187
C= 1, 187 +(782 -350)=1, 619
PARA 1968:113.7
PARA EL 2011: 570.3
C= 1, 619*442/113.7
C = $ 8,121
Añadiendo el 15% de contingencias se obtiene el costo deseado
Costo: $ 9,892.14
COLUMNA DE DESTILACION
Columna de destilación (12 platos).Propiedades: - L= 23 pies
- D= 4.5 pies- P= 1 atm.- Acero al carbón- Vertical- 24 plg. de espaciamiento entre platos (platos de válvula)
- h= (12+1)(2)= 26 pies
77
Estimando el costo de la columna (figura 3.6 del libro Diseño de Procesos de Ingeniería Química, autor: Arturo Jiménez Gutiérrez)
Cb= $9,000
Los factores de ajuste para este caso son:
Fm= 1 (Acero al carbón)Fp= 1 (Hasta 50 psi)
El costo ajustado de la columna es:
Cfob= [Cb*Fm*Fp]= [$9,000*1*1]= $9,000
Estimando el costo base de los platos (figura 3.7)
Cb= $1,000
Los factores de ajuste para este caso son:
Fs= 1.0 (Espaciamiento de 24 plg.)Ft= 0.4 (Tipo de plato)Fm= 0 (Acero al carbón)
El costo ajustado de los platos es:
Cfob= [Cb(Fs+Ft+Fm)]= [$1,000(1.0+0.4+0)]= $1,400
Ahora para recipientes verticales, el factor del módulo desnudo es (tabla 3.2)
Factor de modulo= 4.34
El costo del módulo desnudo en 1968 es:
Cmd= $9,000x4.34= $39,060
El costo del módulo desnudo ajustado es:
Cmda= Cmd+ (Cfob – Cb) = $39,060+($9,000 - $9,000) = $39,060
Cmda+Costo de platos= $39,060 + $1,400 = $40,460
Este valor representa el costo de la unidad de deseada en 1968, año base de la información usada. Para estimar el costo de la unidad en el año 2011, usamos los índices de costos de Chemical Engineering (tabla 2.1)
Para 1968: 113.7Para 2011: 570.3
78
Por lo tanto:
Cmda= $40,460(570.3/113.7) = $202,941
Añadiendo el 15% de contingencias se obtiene el costo deseado
Costo= $518,830.59 + (15%) = $ 233,382
REACTOR.
Los costos de compra del agitador de propulsor y de turbina incluyen
motor reductor de velocidad y el impulsor listo para instalarse en el recipiente.
CBM, = Cp. a FBM, el FBM , es el factor para acero inoxidable según la
potencia del agitador.
CBM (costo del equipo de agitación)= $ 12, 500 (precio a 1971), corregido
a 2003, da $ 49971.92.
CORREGIDO A 2011
Factor de ajuste para 2011: 570.3
79
$ 49971.92.*570.3/394.1= $ 72,314.00
3.- CONTROL E INSTRUMENTACIÓN
3.1 INTRODUCCIÓN.
El diseño de un sistema de control para una planta química no es un problema
puramente matemático o de teoría de control, sino que es un problema de
ingeniería que toca aspectos teóricos y prácticos de muy diversa índole.
En primer lugar se ha de tener un buen conocimiento de los fenómenos
químicos y físicos involucrados en los procesos para poder entender y evaluar
las relaciones entre las variables de salida a controlar y las variables de
entrada manipulables; es decir entender cómo debe operarse en una planta.
En segundo lugar, se debe poseer un amplio conocimiento de teoría de control
para dominar tanto las técnicas de análisis dinámico para caracterizar el
80
comportamiento dinámico del proceso, como las técnicas de control para
establecer la configuración del sistema y la sintonización de controladores.
Por último para abordar el diseño de un sistema de control se requiere también
un conocimiento suficiente de la amplísima instrumentación disponible hoy en
día en el mercado.
Intentaremos definir nuestro sistema de control, que instrumentos utilizaremos
para controlar el proceso y que todo se lleve a cabo correctamente, las
estrategias de control que utilizaremos, así como los diferentes lazos de control
que tendremos en nuestra planta.
3.1 CONTROL DIGITAL
Antes de pensar en la implementación física del sistema de control, hay que
considerar el tipo de control que se quiera llevar a cabo (si es analógico o si es
digital) ya que de ello depende la estructura del sistema de control.
El control que se lleva a cabo a en nuestra planta es digital por computador. En
la actualidad, en cualquier sistema que posea cierto grado de complejidad, no
se plantea el diseño de un sistema de control que no sea de este tipo.
La razón son las múltiples ventajas, respecto a la utilización de controladores
analógicos, en cuanto a:
- herramientas de cálculo
- recopilación de información
- integración de funcionalidades como regulación de variables, seguimiento de
variables, recopilación y centralización de datos, etc.
81
El control por computador también presenta algunos inconvenientes, como la
excesiva dependencia del control en pocas unidades de decisión. Sin embargo,
el desarrollo de estos sistemas ya ha encontrado maneras de mitigar estos
inconvenientes, como la descentralización en un solo equipo de las funciones
de control (utilizando un buen sistema de comunicación entre computadores), y
la redundancia en las unidades de control con más responsabilidad.
Otro inconveniente, aunque sin ser tan crítico, es la utilización de funciones
discretas en vez de continuas; esto se soluciona llevando a cabo una elección
adecuada del tiempo de muestro de señal.
Con relación a los algoritmos de control para los distintos lazos, este tipo de
control digital presenta importantes utilidades respecto a la utilización de
controladores analógicos.
Algunas de estas utilidades son la capacidad de cálculo y capacidad de lógica
sobre las variables de entrada así como las de salida, capacidad de
reestructurar en línea lazos de control (control adaptativo), posibilidad de
adaptarse automáticamente a cambios en el proceso, un mayor número de
algoritmos de control, etc.
Ver cuál es el algoritmo más adecuado para cada lazo de control requeriría un
estudio más a fondo de la dinámica de sistemas en las diferentes partes de la
planta: orden del sistema, variables, perturbaciones y su magnitud, grados de
libertad, dinámica de los elementos del sistema de control (tanto elementos
primarios como elementos finales), etc.
Sin embargo, llevar a cabo este diseño de los algoritmos de control ocuparía
mucho tiempo y por ello no se contempla en este proyecto, y nos centraremos
en la elección de los lazos de control y la instrumentación requerida y no tanto
en su diseño.
82
3.2 ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE CONTROL
Esta planta estará provista de dos estaciones de control, una principal situada
en el mismo edificio que los laboratorios y otra situada en el área de
purificación. Esto es debido a que la situación de las dos estaciones es muy
cercana a todas las áreas y se puede establecer una buena comunicación sin
tener que cablear largas distancias.
En las estaciones de control es donde residirán los operadores que tendrán
que vigilar en todo momento el funcionamiento de la planta y del sistema de
control.
83
En las salas de control los operarios deben poder modificar manualmente el
control del proceso.
Las principales
ventajas de una estructura
de control distribuida son las siguientes:
- cada unidad funcional es más sencilla
- las unidades de control pueden ser también más sencillas
- si falla una unidad de control no se paraliza necesariamente toda la planta
Sin embargo, también presenta algunos inconvenientes, que habrá que
considerar a la hora de diseñar la estructura de control:
- las unidades de control deben soportar las comunicaciones
- para no sobrecargar el sistema es necesario identificar procesos autónomos
84
3.3 SISTEMA DE CONTROL DE SEGURIDAD
Existen varios tipos de sensores en lo que al control de seguridad de la planta
se refiere.
En nuestra planta se instalaran sensores de humo, sensores de gas, de llamas
y de frío en cada uno de los equipos de proceso. Si en algún momento se
transmite una señal de sensores de seguridad, se recibirá en el controlador
que enviará otra señal de salida hacia los actuadores situados en campo.
Estos actuadores acostumbran a ser válvulas que se abren para dejar paso al
agua contra incendios que circula por unas tuberías con aspersores que rodean
a los equipos o a gases que provocan un descenso de la concentración de
oxigeno en el punto donde estén situados para evitar así la combustión de
cualquier tipo de fluido.
Señales e instrumentos de un sistema de control
El sistema de control automático de nuestro proceso está constituido por cuatro
tipos de elementos básicos, cuya función dentro del sistema es la siguiente:
- Sensor: son los instrumentos que miden las variables a controlar, las
variables de perturbación y las variables secundarias a partir de las cuales se
infiere el valor de otras que no pueden medirse directamente o que es muy
costoso hacerlo.
85
Transmisor o transductor:
El efecto físico producido en el sensor no
suele ser directamente utilizable como señal
que pueda ser procesada por el controlador
para calcular la acción de control. Antes es
preciso convertir la magnitud del efecto
físico en una señal estándar eléctrica,
neumática o digital, que pueda ser
transmitida a distancia sin verse perturbada
y que pueda ser entendida por un controlador, un registrador o un sistema de
monitorización de cualquier fabricante.
- Controlador: recibe la señal correspondiente a la variable medida y calcula la
acción de control de acuerdo con el algoritmo de control (por retroalimentación,
cascada u otro) que se haya programado en él. Ese cálculo se traduce en un
valor determinado de la señal estándar de salida que se envía al elemento final
de control.
- Actuador o elemento final de control: este elemento es el que manipula la
variable de proceso de acuerdo con la acción calculada por el controlador, la
cual le llega en forma de señal analógica estándar.
86
3.4 TIPOS DE SEÑALES
Las señales de la planta pueden ser:
- Entradas analógicas: son entradas que recibe el sistema y que tienen una
variación decimal dentro de un rango. Así todas las presiones y temperaturas
son de este tipo de señales.
- Salidas analógicas: tienen la misma característica que las entradas pero en
este caso el sistema envía la señal al elemento. Un ejemplo son las válvulas de
control.
- Entradas digitales: son en igual caso señales que recibe el sistema del
elemento, pero en este caso sólo puede tomar valores de 0 y 1. Un ejemplo
son las alarmas de nivel.
- Salidas digitales: tienen la misma característica que las entradas digitales,
pero ahora es el sistema de control el que envía al elemento un 1 o un 0.
87
3.5 NOMENCLATURA
Válvulas:
Cada válvula deberá ir identificada para facilitar la comprensión de los
diagramas de ingeniería y aportar toda la información necesaria de forma
simplificada, con cuatro grupos de letras y/o números separados por un guión,
cuyo significado se muestra a continuación:
Grupo 1: Diámetro nominal, en pulgadas, de la válvula.
Grupo 2: Material de construcción del accesorio, será función de las
condiciones de operación y las características del fluido circulante.
Grupo 3: Tipo de válvula escogido según la función que vaya a realizar dentro
de la línea de proceso.
Abreviaturas de válvulas
VÁLVULA CÓDIGO
Bola B
Bola automática BA
Mariposa M
Mariposa automática MA
Retención R
Tres vías T
Reductora VR
Seguridad VS
BOMBAS
88
El mercado presenta una gran variedad de bombas, clasificándolas según sus
características siguiendo el esquema de la figura 12.
Cenlrilugai ,— M *ea Flow
Kinetic TurDine {flerjenerativi ___ Axiat Flow
.— Visoous Drag
Scsciol — Screw Centrifusjal _
Rotaling Case-___ Vortejt
— vane
— Pistón
Rotary — Flexible Member
___ Geat: '.y.. tiv-C _ Ci rcurnierentiai Pistón
___ ScrewDispiacerrient
Reciprocad ng _ FistorLfPiungsf —
Diaphragm
BIQW CaseOpen Screuf (L¡ 1t:
TUBERIAS:
Cada tubería se especifica en el diagrama de ingeniería con una denominación
abreviada que consta de cinco grupos de letras:
89
- Primer grupo: indica el diámetro nominal de la tubería en pulgadas.
- Segundo grupo: indica el material de construcción de la tubería.
4.1: Abreviaturas del tipo de material.
- Tercer grupo: indica el
fluido que circula por
la tubería. En la
siguiente tabla Se pueden observar las abreviaturas utilizadas para
cada fluido.
- Cuarto grupo: número específico de la tubería que contiene presión
nominal y tipo de conexión. Este código consta de dos cifras, la
primera de ellas indica la presión nominal y la segunda el tipo de
brida que se utiliza.
- Quinto grupo: indica el área donde se encuentra la tubería.
3.6 LISTADO DE CONTROL
VALVULAS.
Tipo de material Abreviatura
Acero al carbono A515 C
PVC P
AISI 304 IN
90
Para nuestra planta se utilizaran dos tipos de válvulas
Válvulas de bola:
Disponen de dos posiciones, válvula completamente abierta, que es cuando
deja pasar el caudal y válvula completamente cerrada, que es cuando no
deja pasar el caudal. Normalmente, estas válvulas se sitúan en las
entradas y salidas de los equipos de proceso, además de antes y
después de las válvulas de control o bombas de tal manera que las
últimas se puedan aislar. Estas válvulas se usaran para diámetros que
no superen las 3 pulgadas.
Válvula de seguridad:
Este tipo de válvulas se usan sobre todo en tanques a presión para
evitar que un exceso de presión pueda provocar daños por una posible
explosión por sobrepresión. Se regulan para que a una determinada presión
se abran y liberen el exceso de presión. A no ser que haya sobrepresión
estas válvulas permanecerán cerradas.
BOMBAS:
En base a los datos con los que se cuentan se tiene que se utilizaran bombas
de proceso.
91
Según el catalogo del proveedor de bombas, KSB. Estas son sus propiedades:
TUBERIAS:
Se tiene un diámetro nominal de 1.5 plg, Las tuberías de acero inoxidable se
utilizarán para las tuberías principales del área de reacción y purificación, ya
que estarán sometidas a problemas de corrosión. Las de acero al carbono
serán utilizadas principalmente para la zona de purificación, y finalmente las
tuberías de PVC se utilizarán para el área de tratamiento de aguas debido a
que no hay riesgo de corrosión.
CAPITULO 5. SEGURIDAD E HIGIENE
5.1 INTRODUCCIÓN
El objetivo de este apartado es detectar los posibles peligros asociados a esta planta con el fin de minimizar el riesgo de accidentes. También se explican las medidas que deben adoptarse en caso de accidente.
Disposiciones generales de la planta
92
Todo lugar de trabajo deberá seguir unas disposiciones mínimas de seguridad y salud, se deberán adoptar las medidas necesarias para que la utilización de los lugares de trabajo no origine riesgos para la seguridad y salud de los trabajadores o, si ello no fuera posible, para que tales riesgos se reduzcan al mínimo.
Los lugares de trabajo deberán cumplir las disposiciones mínimas en cuanto a sus condiciones constructivas, orden, limpieza y mantenimiento, señalización, instalaciones de servicio o protección, condiciones ambientales, iluminación, servicios higiénicos y locales de descanso, y material y locales de primeros auxilios.
Orden, limpieza y mantenimiento
- Las vías de circulación de los lugares de trabajo deberán poder utilizarse conforme a su uso previsto, de forma fácil y con total seguridad para los peatones o vehículos que circulen por ellas y para el personal que trabaje en sus proximidades. Las zonas de paso, salidas y vías de circulación de los lugares de trabajo y, en especial, las salidas y vías de circulación previstas para la evacuación en casos de emergencia, deberán permanecer libres de obstáculos de forma que sea posible utilizarlas sin dificultades en todo momento.
- Los lugares de trabajo y sus equipos e instalaciones, se limpiarán periódicamente y siempre que sea necesario para mantenerlos en todo momento en condiciones higiénicas adecuadas.
Las operaciones de limpieza no deberán constituir por sí mismas una fuente de riesgo para los trabajadores que las efectúen o para terceros, realizándose a tal fin en los momentos, de la forma y con los medios más adecuados.
Los lugares de trabajo y, en particular, sus instalaciones, deberán ser objeto de un mantenimiento periódico, de forma que sus condiciones de funcionamiento satisfagan siempre las especificaciones del proyecto, subsanándose con rapidez las deficiencias que puedan afectar a la seguridad y salud de los trabajadores.
Condiciones ambientales de los lugares de trabajo
- La exposición a las condiciones ambientales de los lugares de trabajo no debe suponer un riesgo para la seguridad y la salud de los trabajadores.
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Asimismo, y en la medida de lo posible, las condiciones ambientales de los lugares de trabajo no deben constituir una fuente de incomodidad o molestia para los trabajadores. Deberán evitarse las temperaturas y las humedades extremas, los cambios bruscos de temperatura, las corrientes de aire molestas, los olores desagradables, la irradiación excesiva y, en particular, la radiación solar a través de ventanas, luces o tabiques acristalados.
Iluminación de los lugares de trabajo
La iluminación de cada zona o parte de un lugar de trabajo deberá adaptarse a las características de la actividad que se efectúe en ella, teniendo en cuenta:
1. Los riesgos para la seguridad y salud de los trabajadores dependientes de las condiciones de visibilidad.
2. Las exigencias visuales de las tareas desarrolladas.
Siempre que sea posible, los lugares de trabajo tendrán una iluminación natural, que deberá complementarse con una iluminación artificial cuando la primera, por sí sola, no garantice las condiciones de visibilidad adecuadas. En tales casos se utilizará preferentemente la iluminación artificial general, complementada a su vez con una localizada cuando en zonas concretas se requieran niveles de iluminación elevados.
En caso de fallo en el suministro eléctrico se ha de instalar un grupo electrógeno autónomo. Este equipo ha de poder servir electricidad a aquellas zonas vitales para la seguridad. En dichas zonas se instalará alumbrado de emergencia y los equipos críticos podrán operar hasta que se llegue a un estado de seguridad.
Primeros auxilios
- Los lugares de trabajo dispondrán de material para primeros auxilios en caso de accidente, que deberá ser adecuado, en cuanto a su cantidad y características, al número de trabajadores, a los riesgos a que estén expuestos y a las facilidades de acceso al centro de asistencia médica más próximo. El material de primeros auxilios deberá adaptarse a las atribuciones profesionales del personal habilitado para su prestación. La situación o distribución del material en el lugar de trabajo y las facilidades para acceder al mismo y para, en su caso, desplazarlo al lugar del accidente, deberán garantizar que la prestación de los primeros auxilios pueda realizarse con la rapidez que requiera el tipo de daño previsible. El material de primeros
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auxilios se revisará periódicamente y se irá reponiendo tan pronto como caduque o sea utilizado.
El material y locales de primeros auxilios deberán estar claramente señalizados como se muestra en la figura.
Señalización.
5.2 PRINCIPALES RIESGOS DE LA INDUSTRIA
Incendios
Los incendios son reacciones de oxidación, donde principalmente el oxigeno es el comburente, aparte del comburente esta reacción necesita de otros tres elementos para que se pueda producir, lo que se conoce como el tetraedro del fuego. Para que se produzca fuego son suficientes tres elementos: Combustible, comburente y energía de activación (triangulo del fuego), cuando entra en la reacción el cuarto componente (reacción en cadena) el fuego continúa. La manera de combatir un incendio es eliminar uno de los factores de la ecuación.
En las industrias químicas se pueden producir diferentes tipos de fuego dependiendo de las propiedades físicas y químicas y de la disposición del combustible:
a. Incendio de líquidos en disposición abierta: el incendio se produce en un espacio abierto, bien un derrame bien un recipiente abierto. Consecuencias: emisión de calor radiante y humos.
b. Incendio de líquidos con derrames violentos: se produce generalmente en tanques de almacenaje donde la altura del líquido combustible es considerable.
La combustión de la superficie del líquido genera calor que se transmite por convección o conducción a las capas inferiores del tanque, si en estas capas se encuentra agua, esta se evapora formando burbujas de vapor que ascienden violentamente provocando salpicaduras, que a su vez pueden iniciar un incendio mayor y más peligroso.
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c. Incendio de gases o vapores no confinados: combustión inmediata de una nube de gas o vapor en un espacio abierto. Consecuencias: radiación térmica muy intensa y de corta durada.
d. Fuga a presión de gases o vapores: Se puede originar una llamarada. Se trata de un incendio relativamente poco peligroso pero puede provocar uno mayor si afecta a los equipos que le rodean.
Tetraedro de fuego.
Explosión
Las explosiones son la liberación en forma violenta de energía química, normalmente acompañada de altas temperaturas y de la liberación de gases.
Las explosiones pueden ser:
- Confinadas: Se producen cuando ha habido una fuga de un gas o de un vapor inflamable en un área confinada (recipiente-tanque). El gas debe encontrase en los límites de inflamabilidad y encontrar una fuente de ignición. Pueden ser ocasionadas por fallos en los equipos de regulación de la presión, reducción del grueso de la pared debido a corrosión o reducción de la resistencia del recipiente por defectos en la estructura.
- No confinadas: Las explosiones no confinadas ocurren al aire libre y generalmente son originadas por un escape rápido de un fluido inflamable junto a una dispersión moderada para formar una nube inflamable muy grande de aire e hidrocarburo.
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Fuga
Las fugas y derrames de productos químicos, si no son debidamente controladas, pueden ocasionar graves problemas como incendios o exponer a las personas y al medio ambiente a altas concentraciones de sustancias tóxicas.
Para evitar estos problemas la planta cuenta con:
- Cubetos: Instalados en todos los tanques de almacenamiento para evitar la propagación de posibles derrames.
- Pozos de recolección de derrames, instalados con el fin de recuperar todos los posibles derrames que se produzcan al cambiar una bomba, reparar un equipo y llevarlos a EDAR.
- Almacenamiento de sustancias químicas
Teniendo en cuenta las fichas de seguridad se han diseñado los tanques de almacenamiento con el objetivo de minimizar los posibles focos de peligro (fugas, incendios, explosiones) dentro de la planta.
Cada tanque debe llevar enganchados sus correspondientes pictogramas de peligro y su capacidad.
. Pictograma para tanques.
5.3 MEDIDAS GENERALES DE SEGURIDAD
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A parte de las medidas específicas para cada tanque la planta debe seguir una medidas de seguridad generales en la zona de almacenamiento:
- Señalización: Que indique claramente el tipo de productos con los que se trabaja (inflamables, tóxicos, corrosivos)
- Duchas y lavaojos: No distarán más de 10 metros de los puestos de trabajo (áreas de carga y descarga, puntos de llenado, bombas, puntos de toma de muestras) y estarán libres de obstáculos y debidamente señalizadas.
- EPI’s: Todo miembro del personal debe llevar la ropa apropiada para su puesto de trabajo y que cumpla las normas vigentes.
- Formación del personal: El personal debe estar formado (oral y escrito) sobre: las propiedades de los líquidos, uso correcto de las instalaciones, consecuencias de un mal uso de las instalaciones, peligros derivados de derrames o fugas. El encargado de seguridad de la planta será la persona designada para hacer estas formaciones.
Plan de revisiones: Las revisiones de las duchas y lavaojos serán semanales y las llevarán a cabo los empleados de cada departamento, se comprobará el flujo, la ausencia de depósitos de cal o óxido y que estén libres de obstáculos (este mismo plan de revisión se realizará en la zona de reacción y en los laboratorios de las oficinas)
Señalización
Las señalizaciones tienen los objetivos de:
- Llamar la atención sobre la existencia de riesgos.
- Alertar sobre situaciones de emergencia.
- Facilitar la localización de instalaciones de protección.
- Orientar a los trabajadores en maniobras peligrosas.
Tipos de señales
- De prohibición: prohíben un comportamiento.
- De advertencia: advierten de un peligro.
- De obligación: obligan a un comportamiento determinado.
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- De salvamento o socorro: indica salidas de emergencia, sitios de primeros auxilios y dispositivos de salvamento.
- Indicativas: proporcionan otro tipo de información.
- Adicionales: facilitan información complementaria de otra señal.
- Símbolo o pictograma: imagen que describe una situación o obliga a un comportamiento.
- Luminosa: señal que aparece por ella misma como una señal luminosa.
- Acústica: señal sonora identificada.
- Gestual: movimiento codificado de brazos o manos.
- Color de seguridad: es al que se le atribuye un significado determinado.
- Comunicación verbal: mensaje verbal predeterminado.
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Identificación de columnas.
Señalamiento para Tubos, recipientes y áreas de almacenaje
Los recipientes y tubos visibles, que contengan productos a los cuales sea aplicable la normativa sobre comercialización de sustancias peligrosas tendrán que ser etiquetados.
Las etiquetas se tienen que enganchar, fijar o pintar en sitios visibles de los recipientes y los tubos. A lo largo del tubo en nombre suficiente y en puntos de riesgo especial (válvulas, conexiones, etc.).
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El etiquetado podrá ser substituido por señales de advertencia con el mismo pictograma o símbolo. En la figura se muestran los diferentes pictogramas de peligro.
. Señales para zona de almacenes.
5.4 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS
Con el objetivo de determinar el nivel de riesgo de cada zona se han calculado las cargas de fuego correspondientes para cada una de ellas.
Características del establecimiento industrial:
Según nuestra planta se puede considerar del tipo C ya que ocupa totalmente varios edificios y está a una distancia mayor de 3 metros del edificio más próximo de otros establecimientos.
Áreas de riesgo
Descripción TipoAlmacenaje de materias primas E
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Almacenaje de productos EReacción CPurificación COficinas y laboratorios CAparcamientos ECaseta de seguridad C
Identificación para zonas de riesgo.
.
Señalización de salidas de emergencia:
Estas medidas en función de la ocupación se han estimado suficientes para evacuar todas las personas afectadas por la emergencia. El número de ellas será el imprescindible para evitar confusión en caso de emergencia.
Asimismo deben instalarse señales indicativas de dirección de las salidas de emergencia desde el origen de la evacuación hasta que sea visible la salida de emergencia.
Tipos de señales.
Señalización de los medios de protección:
De la misma manera los medios para combatir los incendios han de ir debidamente señalizados. En los medios de protección también se incluyen
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aquellos dispositivos de protección personal como pueden ser duchas de socorro, camilla de socorro. En la figura se muestran las diferentes señales consideradas.
. Señales de medidas de protección.
Detección y alarma de incendios.
La instalación de estos sistemas depende de la clase de establecimiento industrial. A todo esto solo se consideran los establecimientos de la clase A, B y C los que presentan superficie cubierta, los resultados se presentan en la tabla.
Automáticas porque son zonas donde la presencia humana no está presente en todo el tiempo.
Aunque según normativa no se deben instalar este tipo de dispositivos, se ha creído oportuno instalar estos sistemas en el área de oficinas y laboratorios, para el caso del transformador eléctrico se ha previsto una alarma automática debido a que la presencia humana en esa área será ocasional.
Los pulsadores del sistema de incendios deberán estar debidamente señalizados y junto a cada salida de incendio no superando los 25 metros
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desde cualquier punto. La figura muestra el tipo de pictograma a aplicar y la apariencia del pulsador.
Pictograma para elementos de seguridad.
Sistema de extintores de incendio.
Para determinar el agente extintor necesario en cada zona hay que detectar los diferentes tipos de fuego que habrá en nuestra planta. En la tabla se muestran los distintos tipos de fuego.
. Tipos de fuego.
La clase de fuego que predomina en nuestra planta es la B, aunque en la zona de oficinas es la A y en la zona de transformadores la E.
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Así pues se decide que se instalarán extintores de Polvo ABC (polivalentes) para las zonas donde se pueden iniciar fuegos de las clases A y B.
En la figura se muestra la imagen de un extintor de polvo ABC:
Extintor tipo ABC.
En la zona de transformadores y los recintos dónde haya presencia de corriente eléctrica se utilizarán extintores de dióxido de carbono (CO2)
En la figura se muestra la imagen de un extintor de CO2:
Extintor tipo CO2.
El desplazamiento de los extintores permitirá que sean fácilmente visibles y accesibles, estarán situados próximos a los puntos donde se estime mayor probabilidad de iniciarse un fuego y su distribución será tal que el recorrido máximo horizontal, desde cualquier punto del sector de incendio hasta el extintor, no supere los 15m en la tabla, se especifican el número de extintores por zona.
Numero de extintores en las zonas de la planta
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DESCRIBCION Polvo ABC CO2Área de almacenaje de
reactivos6 -
Área de Alm. De reactivos
4 -
Área de reacción 2 -Área de purificación 2 -
Área de aparcamiento 2 .Área de oficinas –
laboratorios4 2
Área de calderas - 2Tabla 22. Distribución de extintores en la planta.
Verificación y mantenimiento
La verificación y el mantenimiento de los extintores serán necesarios para asegurar en todo momento que estén cargados, sin ningún tipo de deterioro y en su lugar adecuado.
En las operaciones de verificación y mantenimiento, se deberán tener en cuenta los tres elementos básicos del extintor: partes mecánicas, agente extintor y medios de impulsión.
El periodo será cada:
- 3 meses: se verificará por el personal de la planta la situación, accesibilidad, precintos y aparente buen estado del extintor y sus inscripciones. Se verificará el peso del extintor, la presión y el estado de las partes mecánicas.
- 12 meses: Una empresa externa se encargará de verificar el estado de la carga, la presión de impulsión del agente extintor, el estado de la manguera, boquilla, válvulas y partes mecánicas.
- 5 años: Se efectuará la recarga de los extintores de acuerdo con la ITC-MIE-AP5 del Reglamento de Aparatos a Presión.
Sistema de BIE’s.
Estos sistemas están compuestos por una fuente de abastecimiento de agua, una red de tuberías y las bocas de incendio equipadas (BIE) necesarias.
Las BIE utilizadas en nuestra planta serán del tipo 45mm, estas se situarán a una distancia máxima de 5 m de las salidas de cada sector de incendio.
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La totalidad del sector de incendio debe estar cubierta por BIE’s, considerando como radio de acción de estas la longitud de su manguera incrementada en 5m.
La separación máxima entre cada BIE y su más cercana será de 50 m. La distancia desde cualquier punto del local protegido hasta la BIE más próxima no deberá exceder de 25m. Se deberá mantener alrededor de cada BIE una zona libre de obstáculos que permita el acceso a ella y su maniobra sin dificultad. En la figura se muestra la imagen de una boca de incendios:
DESCRIBCION No. DE BIE´SÁrea de almacenaje de reactivos -Área de almacenaje de productos -
Área de reacción 6Área de purificación 2
Área de aparcamiento -Área de oficinas-Laboratorios 2
Área de servicios - Distribución de sistema de BIE`S.
Verificación y mantenimiento
La verificación y el mantenimiento de las BIE’s será necesaria para asegurar en todo momento que estén en plenas condiciones de ser utilizadas:
- 3 meses: El personal de la planta deberá comprobar la buena accesibilidad y señalización de los equipos. Comprobar por inspección de todos los componentes, procediendo a desenrollar la manguera en toda su extensión y accionando la boquilla. Comprobar, vía manómetro, la presión del servicio. Por
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último se deberá limpiar el conjunto y engrasar los cierres y bisagras de las puertas del armario.
- 12 meses: Desmontaje de la manguera y ensayo de ésta en el lugar adecuado, comprobando el correcto funcionamiento de las diversas posiciones de la boquilla, así como la efectividad del sistema de cierre. Se comprobará la estanqueidad de los racors, de la manguera y el estado de las juntas. Comprobación del manómetro con otro de referencia.
- 5 años: Someter a la manguera a la presión de prueba de 15 kg/cm2
Señalización de los medios de protección contra incendios
Deben señalizarse los medios de protección contra incendios de utilización manual, que no sean fácilmente localizables desde algún punto de la zona protegida.
5.5 CATEGORIZACIÓN DE LOS ACCIDENTES
Es importante tener las categorías de los accidentes claras para poder hacer primeras evaluaciones correctas de estos.
- Categoría 1: Emergencia o accidente que se prevé no afectará al exterior y que es posible atajar con el personal y los medios propios.
- Categoría 2: Emergencia o accidente que se prevé que tenga como consecuencia posibles víctimas y daños materiales en la instalación industrial. Las repercusiones exteriores se limitan a daños leves o efectos adversos sobre el medio ambiente en zonas limitadas.
Una emergencia de categoría 1 no contrarrestada puede evolucionar a una de categoría 2.
- Categoría 3: Emergencia o accidente que se prevé que tenga como consecuencia posibles víctimas, daños materiales graves o alteraciones graves del medio ambiente en zonas extensas, en el exterior de la planta.
Situaciones de emergencia a considerar.
• Incendio. • Explosión • Vertido o fuga • Inundación • Accidente laboral
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Plan de evacuación.
Que se pondrá en marcha cuando el encargado de seguridad así lo estime. El plan de evacuación ha de indicar las vías de evacuación de la planta y los puntos de concentración del personal (habrá varios).
Vías de evacuación
Especial atención merecen estas vías pues han de estar siempre despejadas, accesibles y correctamente señalizadas. Una vez se ejecute el plan, todo el personal ha de evacuar su zona de trabajo y dirigirse (por estas vías de evacuación) a las zonas de seguridad especificadas.
- Puntos de reunión
Serán zonas seguras (fuera de peligro) determinadas donde todo el personal de la planta se dirigirá una vez se active el plan de evacuación. La empresa ha de facilitar la localización de estos puntos a todos los empleados (directos e indirectos), además se recordará mediante mapas (simplificados) instalados por toda la planta en lugares clave y a una altura y tamaño adecuados para su correcta interpretación. Estos puntos de reunión han de conectar rápido y fácil con las vías de evacuación de cada área de trabajo a fin de conducir al trabajador a zona segura con rapidez. Igual que las vías de evacuación los puntos de reunión vienen determinados en los planos del sistema contra incendios.
Equipo de protección individual (EPI)
Estos equipos constituyen la protección personal de las personas delante de los diferentes peligros presentes en la planta. La vestimenta habitual de los trabajadores no forma parte de estos equipos ya sea de calle o de trabajo.
A continuación se detallan un pequeño listado de estos equipos y su utilización, sus respectivos pictogramas.
• Protector craneal.
Estos protectores (cascos) guarecen de posibles impactos en una zona vital del cuerpo. Por esto se ha previsto la obligatoriedad de llevarlo en todas las áreas de la planta. Se ha de prever un número suficiente (en exceso) de cascos para los trabajadores y posibles visitas.
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• Protector facial y ocular.
Están constituidos por gafas de protección (homologadas) y pantallas faciales. Las gafas serán de obligado cumplimiento en aquellas áreas donde se manipulen productos corrosivos y laboratorios. En cuanto a las pantallas faciales se utilizaran en operaciones de soldadura (equipo de mantenimiento). Se deberán facilitar estos equipos a todos los trabajadores que operen en dichas áreas en cantidad suficiente.
• Protectores auditivos.
Protectores de utilización auricular que serán obligatorios en aquellas zonas que se superen los niveles máximos permitidos.
• Calzado de seguridad.
Esta protección resguarda al trabajador de cualquier golpe que pueda recibir en los pies en el transcurso de su trabajo. Es obligatorio en las zonas de producción.
Protección integral del cuerpo.
Protección obligatoria en caso de derrame o fuga en las zonas de almacenaje ya que tenemos productos inflamables. Especialmente indicada será su utilización en la manipulación de nitrógeno.
• Máscaras.
Se utilizarán en caso de emergencia (derrame) en la zona de reacción y de purificación. Estas deben constar de un filtro anti-gas para evitar que productos tóxicos que puedan afectar al trabajador por inhalación. Se especificará, mediante señalización, su ubicación debido al carácter excepcional de su uso.
• Protección de manos y brazos.
Se utilizarán para resguardar al trabajador de agresiones térmicas, químicas o eléctricas, es por esto que se utilizarán en las diferentes zonas. Se proveerán en cantidad suficiente a todos los afectados.
En la figura se muestran las señales de los diferentes equipos de protección.
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Señalización de equipos de protección
6. Medio ambiente
6.1 Introducción
La contaminación es un problema que crece día a día debido al incremento
exponencial de la población y que por sus actividades cotidianas genera
residuos, los cuales provocan un deterioro al medio ambiente y a los seres
vivos. En México existe la Constitución Política de los Estados Unidos
Mexicanos la cual es la máxima autoridad en cuando al cuidado del medio
ambiente. De ahí surge la SEMARNAT que es la Secretaria del Medio
Ambiente y Recursos Naturales la cual ayuda a proteger el ecosistema y el
medio ambiente en el país. Además de que se han creado leyes como la Ley
General de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente, la Ley General de
para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos y la Ley de las Aguas
Nacionales. Por tal es la existencia de estas leyes para preservar el medio
ambiente. También existen normas oficiales que establecen parámetros
máximos permisibles de contaminación en el agua y la atmosfera, con el fin de
proteger el medio ambiente.
6.2 Impacto ambiental
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Impacto ambiental el efecto que produce una determinada acción humana
sobre el medio ambiente en sus distintos aspectos. El concepto puede
extenderse, con poca utilidad, a los efectos de un fenómeno natural
catastrófico. Técnicamente, es la alteración de la línea de base, debido a la
acción antrópica o a eventos naturales.
Las acciones humanas, motivadas por la consecución de diversos fines,
provocan efectos colaterales sobre el medio natural o social. Mientras los
efectos perseguidos suelen ser positivos, al menos para quienes promueven la
actuación, los efectos secundarios pueden ser positivos y, más a menudo,
negativos. La evaluación de impacto ambiental (EIA) es el análisis de las
consecuencias predecibles de la acción; y la Declaración de Impacto ambiental
(DIA) es la comunicación previa, que las leyes ambientales exigen bajo ciertos
supuestos, de las consecuencias ambientales predichas por la evaluación.
6.4 Planes y programas de evaluación ambiental.
Programa aplicable a la empresa en materia ambiental
1. Introducción
Gestión de Residuos. Caracterización y clasificación. Catálogo de residuos
catalán y europeo.
2. Marco legal de los residuos
Concepto Legal de Residuo. Régimen Competencial. Gestión y tratamiento de
los Residuos. – Normativa ambiental aplicable en materia de residuos.
Sanciones, multas y subvenciones. Nueva
tasa de deposición de los residuos según las normas vigentes.
3. Gestión de residuos en la práctica
Productor de residuos, transportista y gestor autorizado. Documentación: fichas
de aceptación, hojas de seguimiento, hojas de seguimiento itinerante,
justificantes de retirada. Declaraciones reglamentarias: declaración anual de
residuos, declaración anual de envases, estudio de minimización de residuos
112
especiales.
4. Minimización, valoración, tratamiento y deposición
5. Casos prácticos
Para las empresa, se llevará a cabo el análisis / catalogación de los residuos,
llevando a cabo un Plan de Acciones de cambio con la finalidad de cumplir la
legislación aplicable y/o mejora en su gestión. Inversiones, costes y rentabilidad
de las acciones.
6.5 Sistemas de gestión medio ambiental
Debido a la gran variedad de materiales y procesos que se utilizan, es
imposible dar una lista de todos los químicos que requieren monitoreo. Se debe
mantener un registro permanente del monitoreo ambiental, realizar revisiones
periódicas, y tomar acción correctiva. Los planes de monitoreo son necesarios
para los procesos, plantas y sitios específicos; sin embargo, se deben
establecer también los siguientes procedimientos:
Monitoreo permanente de los gases de combustión de las calderas y
hornos, para detectar la presencia de monóxido de carbono, el exceso
de aire y la opacidad;
Monitoreo periódico, (o permanente si el caso es critico), de las
emisiones gaseosas y de partículas para controlar la existencia de los
químicos utilizados o generados en el proceso; (En el caso de las
plantas petroquímicas, se trata, principalmente, de los hidrocarburos,
cloro [o los compuestos que lo contienen], hidrógeno, compuestos
orgánicos oxigenados, o los que contienen nitrógeno o azufre);
Monitoreo periódico, (o permanente si el caso es critico), de todas las
corrientes de aguas servidas, incluyendo el agua de enfriamiento
gastado, para detectar la presencia de compuestos contaminantes.
Medición de los parámetros seleccionados del proceso para monitorear
la operación adecuada de los equipos de control de la contaminación
(p.ej., la temperatura de los gases de escape para verificar la operación
de los lavadores);
113
Monitoreo de la calidad de aire del área de trabajo, a fin de controlar la
existencia de todos los compuestos utilizados en el proceso
Monitoreo de la calidad del aire ambiental alrededor de las plantas para
detectar la presencia de contaminantes, especialmente los químicos
tóxicos o peligrosos, mediante el uso de detectores y alarmas remotos;
Medición de las corrientes de agua lluvia que salen de las plantas o de
las áreas de almacenamiento, para controlar la existencia de los
contaminantes, el pH y sólidos totales suspendidos;
Monitoreo de la calidad del agua de recepción, aguas abajo, a fin de
verificar su contenido de oxígeno disuelto y los contaminantes
correspondientes;
Monitoreo periódico de la calidad del agua freática, para detectar la
contaminación proveniente del proceso o el área de almacenamiento.
Monitoreo de los efectos de las prácticas de manejo de los desechos
sólidos en los recursos hídricos superficiales y freáticos;
Monitoreo de todas las áreas de trabajo de la planta, a fin de control los
niveles de ruido;
Inspecciones para asegurar que se cumplan los procedimientos de
seguridad y de control de la contaminación, las revisiones oportunas y la
actualización de los planes de seguridad y de emergencia;
Análisis de las aguas de recepción a fin de controlar el pH, sólidos
totales suspendidos, y el contenido de partículas del aire ambiental.
6.7 Efluentes liquidos
Producto:
Acetona: es un compuesto sintético que también ocurre naturalmente en el
medio ambiente. Es un líquido incoloro de olor y sabor fáciles de distinguir. Se
evapora fácilmente, es inflamable y es soluble en agua. También se le conoce
como dimetil cetona, 2-propanona y beta-cetopropano.
En caso de derrame o fugas.
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Precauciones Ambientales:
Si el personal de emergencia no está disponible, contenga el material
derramado. Para pequeños derrames añada un absorbente (puede usar tierra
en ausencia de otros materiales adecuados) y use un medio que no produzca
chispas o a prueba de explosión, para trasladar el material a un contenedor
sellado apropiado para su eliminación.
Para derrames importantes retenga con un dique el material derramado, o si
no, contenga el material para asegurar que la fuga no alcance un canal de
agua. Introduzca el material vertido en un contenedor apropiado para el
desecho. Minimice el contacto del material derramado con el suelo para evitar
su arrastre a los canales de agua de la superficie.
Protección Personal para Derrames: Gafas antisalpicaduras, ropa de
protección completa, botas, guantes. Un aparato de respiración autónomo
debería ser utilizado para evitar cualquier inhalación de producto. Las ropas de
protección sugeridas podrían no asegurar una protección suficiente.
Consultar a un especialista antes de tocar el producto.
Manejo y almacenamiento
MANIPULACION:
La acetona es un líquido altamente inflamable y sus vapores pueden formar
mezclas explosivas con el aire. Alejar de toda fuente de ignición. Evitar el
contacto con la piel pues pueden aparecer problemas de desengrasado que
darían lugar a una menor defensa de la piel ante posibles infecciones. Durante
su manejo utilizar ropa protectora adecuada (PVC o neopreno), así como gafas
de seguridad. Es necesario mantener una buena ventilación en las áreas de
trabajo, para mantener la concentración de vapor de acetona por debajo de su
TLV.
ALMACENAMIENTO:
115
La acetona debe almacenarse en áreas clasificadas fuera del alcance de
cualquier tipo de ignición y manejada con equipos antideflagrantes. Para
almacenarla deben utilizarse recipientes libres de oxigeno. Evitar el contacto
con materiales oxidantes, ácidos y cloroformo.
Materiales adecuados:
Tanques: Acero al carbono
Mangueras: Polipropileno
Juntas: Asbestos comprimidos, polipropileno
Válvulas: Acero al carbono con elementos internos de acero inoxidable.
Información Ecológica:
Especie: pescado (CL50) (96 horas) : > 5500 mg/l
Especie: dafnia (EC50) (24 horas) : > 10000 mg/l
Persistencia / Degradabilidad: Este producto es fácilmente biodegradable
Movilidad: Es probable que este producto se volatice rápidamente en el aire por
la alta tensión de vapor. Este producto puede desplazarse con corrientes de
agua superficiales o subterráneas porque
la solubilidad del agua es del 100% soluble en agua. El mismo no se absorbe
bien en sedimentos o suelos.
Potencial de Bioacumulación: No se espera que este producto se bioacumule a
través de las cadenas alimenticias en el medio ambiente.
Peligros Ambientales:
No clasificado como peligroso.
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Eliminación y disposición final:
Deseche el material de acuerdo con la legislación local y nacional
correspondiente. Evite el contacto con el material derramado y cubra con tierra
evitando que llegue a los canales de agua de la superficie. Consultar a un
profesional medio ambiental para determinar si las normas locales tienen
clasificados los materiales vertidos o contaminados, como desechos peligrosos.
No deben eliminarse las etiquetas de los recipientes hasta que éstos hayan
sido limpiados.
Catalizador:
Acido sulfúrico (H2SO4): es un compuesto químico muy corrosivo cuya fórmula
es H2S O 4. Es el compuesto químico que más se produce en el mundo, por eso
se utiliza como uno de los tantos medidores de la capacidad industrial de los
países. Una gran parte se emplea en la obtención de fertilizantes. También se
usa para la síntesis de otros ácidos y sulfatos y en la industria petroquímica.
En caso de derrame o fuga:
Proceda con precaución, restrinja el área cercana al derrame. Use equipo de
protección personal.
Conténgalo con diques, pueden ser de tierra o de arena, evitando que alcance
drenajes, ríos, etc.
Manténgase a favor del viento. No se toque directamente. Opere con equipo de
protección personal completo (ropa antiácida y equipo de protección
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respiratoria). El contacto con metales produce gas hidrogeno, el cual es
potencialmente inflamable y explosivo. Trasvase de ser posible para su
posterior disposición o neutralícelo con cal u otro material alcalino, hágalo con
precaución, puede reaccionar violentamente.
Manejo y almacenamiento:
Almacene en lugares frescos, manteniendo buena ventilación, sepárelo de
combustibles o materiales reactivos, cloratos, fulminatos, nitratos, metales,
explosivos. Es importante mantenerlo resguardado con diques de ladrillo
antiácido; para contención se almacena en recipientes de acero al carbón. Use
su equipo de protección respiratoria y ropa antiácido cuando opere con él. En
caso de reparaciones en tanques de acero al carbón que hayan contenido
acido sulfúrico, efectuar la prueba de explosividad, usando el explosimetro
especial para gas hidrógeno, ya que éste gas puede estar presente y causar
explosión.
Información ecologica:
Movilidad o Dispersión: Producto altamente soluble en agua.
Persistencia / Degradabilidad: Producto mineral reactivo / no degradable
Bioacumulación: No bioacumulable
Ecotoxicidad: En general pH de 5 o menos es mortal.
Eliminación y disposición:
118
Neutralizar la sustancia con carbonato de sodio o cal apagada. Descargar los
residuos de la neutralización a la alcantarilla. La incineración química en
incinerador de doble cámara de combustión con dispositivo para tratamiento de
gases de chimenea es factible como alternativa para la eliminación del
producto.
6.8 Efluentes sólidos
Subproductos:
Fenol: en forma pura es un sólido cristalino de color blanco-incoloro a
temperatura ambiente. Su fórmula química es C6H5OH, y tiene un punto de
fusión de 43 °C y un punto de ebullición de 182 °C. El fenol es un alcohol,
debido a que el grupo funcional de los alcoholes es R-OH,y en el caso del fenol
es Ar-OH. El fenol es conocido también como ácido fénico o ácido carbólico,
cuya Ka es de 1,3 · 10-10. Puede sintetizarse mediante la oxidación parcial del
benceno.
En caso de fuga o derrames:
Use equipo de protección personal (Secc. IX); con una pala limpia (plástico),
coloque cuidadosamente el material dentro de un recipiente limpio (cubeta de
plastico y/o bolsa de polietileno), seco y cubra; retire del área. Lave el área del
derrame con agua, pero evitando que esta agua de lavado escurra, contener
para evitar la introducción a las vías fluviales, alcantarillas, sótanos o áreas
confinadas. Solicitar asistencia para su disposición.
Información ecológica.
119
El fenol está considerado como contaminante de agua y aire; se biodegrada
rápidamente.
Se considera toxico para la vida acuática; LD50, 96 horas de peces se
encuentran entre 10 – 100 mg/l.
Consideraciones sobre disposición:
Evitar el drenaje de fenol a desagüe o cursos de agua.
Planes y programas para la evaluación ambiental.
6.9 Efluentes gaseosos
Materia prima:
Cumeno: es el nombre utilizado comúnmente para el isopropilbenceno, un
compuesto químico clasificado entre los hidrocarburos aromáticos. Se
encuentra en el petróleo y en algunos de sus productos derivados, como
algunos combustibles. Se utiliza en la síntesis de algunos detergentes y,
principalmente, en la fabricación de fenol y acetona mediante la obtención
previa de hidroperóxido de cumeno.
En caso de derrame o fuga:
Evite el contacto con la piel y los ojos, no inhale el vapor. Elimine todas las
fuentes de ignición, calor y chispas. Evacue entre 25 a 50 metros en todas las
direcciones y aísle el área. No permita el ingreso de personal no autorizado.
Utilice el equipo de protección completo provisto de respirador con filtro
químico para vapores orgánicos. Detenga el derrame si es posible hacerlo sin
riesgo para el personal. Si se trata de un espacio confinado utilice el equipo de
respiración autónomo y el procedimiento de ingreso a espacios confinados. El
equipo y herramientas a utilizarse deben ser anti‐chispa. Prevenga la
contaminación de aceite y agua; así como el ingreso del derrame a desagües,
alcantarillas, vías navegables, zonas bajas o áreas confinadas. Aplique
barreras usando arena, tierra, poliuretano. No utilizar aserrín. Recoger el
líquido derramado en recipientes limpios y luego etiquetarlos. Descontaminar el
área con abundante agua; las aguas de lavado deben ser recogidas. Infórmese
120
de las regulaciones medioambientales para la disposición final de los
desechos.
En caso de derrames o fuga:
En agua, avise a los ocupantes de embarcaciones y a los que estén en áreas
en dirección del viento, acerca del peligro de fuego y explosión. El producto se
extrae de la superficie utilizando los absorbentes típicos para hidrocarburos.
Asegúrese de actuar conforme a las regulaciones ambientales locales.
Manejo y Almacenamiento:
Mantenga los recipientes herméticamente cerrados. Almacene bajo techo en un
lugar fresco, seco y con buena circulación de aire, aislado de productos
incompatibles.
Maneje y abra los recipientes con cuidado utilizando herramientas anti‐chispas.
No maneje o almacene el material cerca de llamas abiertas, calor u otras
fuentes de ignición. Proteja los recipientes contra daño físico. El sitio de
almacenamiento debe estar provisto de equipo para respuesta en caso de
incendio, acorde a la carga de fuego, y su diseño estructural debe permitir la
salida de humos y la recolección de un derrame. En las operaciones de
trasvase es indispensable la conexión equipotencial a tierra. No utilice lentes de
contacto.
Precaución: Los recipientes vacíos deben ser manejados con precaución
debido al peligro que
representa su contenido de líquido y vapores residuales; por tanto deben
tratarse de manera ambientalmente segura. No presurice, corte, suelde,
121
perfore, pulverice, o exponga estos recipientes al calor, llamas, chispas,
electricidad estática u otras fuentes de ignición; estos pueden explotar y causar
lesiones o muertes.
Almacenamiento:
Temperatura de Almacenamiento: Temperatura ambiente
Temperatura para operaciones de carga y descarga: Temperatura ambiente
Presión para transporte y almacenamiento: Atmosférica
Viscosidad para operaciones de carga y descarga: 0.9 cSt.
Peligro de acumulación electrostática: Este material es un acumulador de
cargas estáticas, que podrían provocar una chispa eléctrica (fuente de
ignición). Use procedimientos apropiados de
conexión a tierra.
Información ecológica:
Biodegradabilidad (persistencia): Es fácilmente biodegradable
Movilidad: El producto es volátil/gaseoso y se dirigirá a la fase aérea. El
producto no se disuelve en el agua, y no se absorbe bien en suelos o
sedimentos.
Bioacumulacion: El producto no se espera que se bioacumule.
Biotoxicidad: Se estima que altas concentraciones pueden perjudicar a los
peces y al plancton.
Eliminación y disposición final:
La eliminación del producto debe realizarse según las normas vigentes locales.
122
Envases contaminados: Los envases y embalajes contaminados de sustancias
o preparados peligrosos, tendrán el mismo tratamiento que los propios
productos contenidos.
Los envases vacíos pueden contener residuos, por lo tanto deben manejarse
de la misma forma que los recipientes llenos. No use los recipientes vacíos sin
limpieza comercial, tampoco los utilice para almacenar agua para consumo
humano.
6.10.1Legislación aplicable.
6.10.2 Fuentes de ruido
Ruido
Las plantas fabricantes de químicos y petroquímicos pueden causar
importantes niveles de ruido, y las fuentes son las siguientes: compresores
centrífugas de alta velocidad, compresores de tornillo giratorio, válvulas de
control, sistemas de tubería, turbinas a gas, bombas, hornos, mecheros,
intercambiadores de calor con enfriamiento por aire, torres de enfriamiento y
desfogues. Los niveles típicos de ruido varían entre 70 y 100 dB, a metro de la
fuente. Si bien el aislamiento acústico es, a menudo, la solución más práctica,
los fabricantes de los equipos, a veces, tienen líneas de aparatos de bajo ruido.
El Instituto Americano de Petróleo ha publicado lineamientos sobre el ruido y su
control. El Construction Specification Institute (CSI) proporciona una guía sobre
las especificaciones del aislamiento acústico.
6.10.3 Medidas preventivas.
Disminución de las aguas servidas
Hay dos tipos de medidas que se pueden ser tomadas en las plantas para
reducir considerablemente, el volumen del efluente.
El primero contempla la reutilización del agua de un proceso en otro; por
ejemplo, utilizar la purgación de las calderas de alta presión como
123
alimento para las calderas de baja presión, o emplear el efluente tratado
como agua de complemento, donde sea posible.
El segundo enfoque es el de diseñar los sistemas que reciclan el agua,
repetidamente, para el mismo propósito. En entre los ejemplos tenemos:
el uso de torres de enfriamiento o la utilización de condensación de
vapor como alimento para las calderas.
La limpieza y las buenas prácticas de trabajo reducirán aún más el caudal de
las aguas servidas. Entre los ejemplos más importantes tenemos los
siguientes: reducir el desperdicio, al tomar muestras de las líneas de los
productos, emplear camiones de vacío o métodos de limpieza en seco para
limpiar los derrames, aplicar prácticas efectivas de inspección y mantenimiento
para reducir las fugas, y separar las corrientes de desechos que tienen
características especiales, antes de su eliminación (por ejemplo, la solución de
limpieza gastada).
Alternativas del Proyecto
Sitio
Hay un análisis de los aspectos generales que deben ser considerados durante
la selección del sitio para una planta industrial, en la sección: "Ubicación de
Plantas y Industriales." La naturaleza de la industria de fabricación de
químicos, es tal que los impactos sobre el medio ambiente de la producción,
almacenamiento y transporte merecen especial atención durante la evaluación
de los sitios alternativos. Además de considerar las emisiones y efluentes, otro
aspecto que requiere atención es el transporte de la materia prima y los
productos finales.
A menudo se tratan de materiales tóxicos o muy inflamables, especialmente en
las industrias petroquímicas, que pueden causar problemas especiales de
transporte. Las emisiones pueden ser perjudiciales para la ecología
circundante, o las áreas habitadas cercanas, como poblaciones y ciudades. Se
debe evitar el transporte de estos materiales a través de las áreas densamente
pobladas.
Procesos de fabricación
124
La manufactura química emplea una gran variedad de equipos de
procesamiento y almacenamiento. Durante la fase de diseño, se debe dar
especial atención a los procesos alternativos. Un ejemplo, es la selección del
proceso para una planta de electrólisis de cloro/álcali. Los diseños más
antiguos emplean celdas de electrólisis de mercurio, y representan una
amenaza ambiental muy grande, debido al contenido de mercurio de las aguas
servidas. Actualmente, hay procesos alternativos como los procesos de
diafragma (el asbesto de las celdas constituye un peligro menor) y membrana
que no utilizan mercurio.
Control de la contaminación
Actualmente, hay equipos de control de la contaminación atmosférica y de
efluentes, para casi todas las corrientes de desechos gaseosos o líquidos. Los
equipos de control de contaminación atmosférica incluyen los siguientes:
sistemas de lavado de gases, separación de membrana, ciclones,
precipitadores electrostáticos, filtros, reducción u oxidación catalítica,
incineración y absorción.
Se puede controlar los efluentes mediante neutralización, evaporación,
aireación, despojo, flotación, filtración, separación de aceite, absorción de
carbón, intercambio iónico, osmosis invertida, tratamiento biológico y riego de
las aguas servidas en el terreno.
CAPITULO 7. INVERSION DEL PROYECTO
7.1 Introducción
En cualquier proceso industrial se requiere de una evaluación económica para
determinar la viabilidad o no de este, en términos económicos.
125
Así que en este capítulo, se realizara el estudio económico de la planta,
teniendo en cuenta todos los factores económicos más importantes. Se
intentará ser lo más preciso y real posible, pero por falta de información, se
utilizarán algunos métodos de cálculos que supondrán hacer suposiciones.
A lo largo del estudio se citarán estas suposiciones, pero se debe decir, que al
ser suposiciones personales suponen un error del 10 al 20%.
7.2 Estimación de la inversión inicial
El primer punto a tener en cuenta es la inversión necesaria para poder llevar a
cabo nuestro proyecto. En este punto se incluyen los siguientes puntos:
Los costes previos
El capital inmovilizado
El capital circulante
Los costes de puesta en marcha.
Costes previos al proyecto
Los costes previos son esos que tienen lugar antes de comenzar el proyecto,
como por ejemplo la investigación, la construcción de la planta o la
construcción del proyecto.
Estos costes previos no se tendrán en cuenta en nuestra evaluación económica
de la planta, ya que consideramos que son anteriores al proyecto.
7.2.3. Capital inmovilizado
El capital inmovilizado se trata de la parte más importante del capital inicial de
la planta química. Este capital invertido, es la parte que se destina a la
adquisición de la maquinaria y de las instalaciones productivas de la planta.
El capital inmovilizado se invierte en el inicio de la actividad industrial de la
planta y va perdiendo valor de manera progresiva, debido al desgaste y
126
envejecimiento de los equipos. Como consecuencia de esta pérdida valor, el
capital inmovilizado será amortizable. Para poder estimar el capital inmovilizado
se aplicara el método de Vian. Este método estima el capital inmovilizado a
partir de porcentajes, que divide el capital en diferentes apartados. Como más
preciso sea el valor del coste de cada equipo, más real será el capital
inmovilizado encontrado.
Estos costos son realizados por medio del método de HAPPEL. Y algunos
otros cotizados a una compañía proveedora.
Como se puede observar, este método esta en base del coste de la maquinaria
y equipos.
Como más preciso sea el valor del coste de cada equipo, más real será el
capital inmovilizado encontrado.
En la tabla se pueden observar estos apartados y el resultado del capital
inmovilizado.
EQUIPOS Y MATERIALES %
I1 Maquinaria y equipos I1
I2 Gastos de la instalación 0.35* I1
I3 Tuberías, y válvulas 0.4* I1
I4 Instrumentos de medida y control 0.15* I1
I5 Aislamientos térmicos 0.06* I1
I6 Instalación eléctrica 0.12*I1
I7 Terrenos y edificios 0.15*I1
I8 Instalaciones auxiliares 0.2*I1
I9 Honorarios del proyecto 0.2*If
I10 Contrata de obras 0.05Is
I11 Gastos no previstos 0.1* Is
Tabla 24. Apartados y porcentajes del capital inmovilizado.
7.2.4 Costos de maquinaria y equipos.
Tanque de lavado
127
Equipo Tanque de lavado
Material de construcción Acero inoxidable
Volumen (m3) 90
Diámetro (m) 7,5
Altura / Largo (m) 10
Orientación Vertical
Presión 0,89
C= 1250 * (gal * 10 -3) o.6
C= 1250 * (23760 gal * 10-3) 0.6
C= $ 24,745.41
Tanque almacenamiento cumeno
Equipo Tanque de almacenamiento cumeno
Material de construcción Acero inoxidable
Volumen (m3) 21
Diámetro 8m) 2,5
Altura / Largo (m) 4,7
Orientación Vertical
Presión 0,77
C= 24,745
Tanque almacenamiento Acetona
Equipo Tanque de almacenamiento Acetona
128
Material de construcción Acero inoxidable
Volumen (m3) 25
Diámetro 8m) 4,5
Altura / Largo (m) 6
Orientación Vertical
Presión 0,74
C= 1250 * (gal * 10 -3) o.6
C= 20,915
Tanque almacenamiento Fenol
Equipo Tanque de almacenamiento Fenol
Material de construcción Acero inoxidable
Volumen (m3) 47
Diámetro 8m) 3,5
Altura / Largo (m) 5,20
Orientación Vertical
Presión 0,82
C= 1250 * (gal * 10 -3) o.6
C= 12,898
Homogeneizador
Equipo Homogeneizador
Material de construcción Acero inoxidable
129
Volumen (m39 0,0036
Diámetro (m) 0,28
Altura / Largo (m) 0,57
Orientación Vertical
Presión (atm) 0,89
Accesorios Agitador de paletas
C= $ 986,784
Decantador
Equipo Decantador
Material Acero inoxidable
Volumen (m3) 9,9
Diámetro (m) 2
Altura / Largo (m) 3,15
Orientación Horizontal
Temperatura 71,69
Presión (bar) 1,1
C= $ 963, 580
Tanque almacenamiento H2SO4
Equipo Tanque de almacenamiento H2SO4
Material de construcción Acero inoxidable
Volumen (m3) 21
Diámetro 8m) 2,5
Altura / Largo (m) 4,7
Orientación Vertical
Presión 0,77
130
C= 1250 * (gal * 10 -3) o.6
C= 25,387
TOTAL DE LOS COSTOS
EQUIPO COSTO EN $
Tanque de lavado $24,745.41
Tanque de almacenamiento de
cumeno
$24,745
Tanque de almacenamiento de
acetona
$20,915
Tanque de almacenamiento de fenol $ 12,898
Homogeneizador $ 986,784
Decantador $ 963,580
Tanque de almacenamiento de H2SO4 $ 25,387
Total $1,192,054.41
Tabla 25. Costo total de los equipos.
7.3 METODO DE ESTIMACION BASADOS EN EL COSTE DE EQUIPOS.
7.3.1 Método De Lang.
El coste de la planta es un múltiplo del coste del equipo.
131
C=F×Σ E
Donde:
C: Coste de la planta F = 3.10 plantas sólidos
F: Factor de Lang F = 3.63 plantas mixtas
E: Coste de equipo F = 4.74 plantas de
fluidos
En nuestro caso se trata de una planta Mixta, así que vamos a ocupar el factor
de Lang igual a 3.63 para hacer nuestros cálculos correspondientes.
Costo total de equipos: $ 1, 192,054.41
Factor de Lang: 3.63
C=3.63 X 1 ,192,054.41=¿$ 4, 327,157.508
El coste de nuestra planta respecto a los equipos es de $ 4, 327,157.508
7.3.2 Aplicación del método de VIAN.
Una vez calculado el coste de los equipos, se puede proceder al cálculo del
capital inmovilizado total de la planta.
Antes de la aplicación del método, se definen brevemente los diferentes grupos
que intervienen en el cálculo del coste del inmovilizado.
Maquinaria y equipos.
Incluye el coste de compra de los equipos que operan en la planta. Este grupo
ha sido calculado anteriormente y se sabe su valor real que es de $ 1,
192,054.41
132
Gastos de instalación.
Como los equipos no tienen una gran dimensión, la instalación de todos estos,
no es muy costosa. El rango es del 35% al 50% respecto el coste de la
maquinaria (I1), por lo tanto se decide que se aplicará un valor del 35% del
coste de la maquinaria. Por lo tanto:
$ 1, 192,054.41 * 0.35 = $ 417,219.0435
Tuberías y válvulas.
Este apartado tiene en cuenta la compra y las instalaciones de las tuberías y
las válvulas. Para la producción de sólidos se determina que es un 10% sobre
el coste de I1 y para la conducción de líquidos es de un 60%.
La mayor parte del proceso de la planta trabaja con líquidos, y una pequeña
zona trabajará con gases y sólidos. Por esta razón se decide que se aplicará el
40% I1. Por lo tanto:
$1, 192,054.41* 0.4 = $ 476,821.764
Instrumentación y control.
En este caso también se tiene en cuenta la compra y la instalación de los
instrumentos de control. El valor variará según el grado de automatización que
se quiera tener en la planta.
Se considera que tendrá un coste del 15% de I1 ya que la mayor parte de la
planta irá automatizada. Por lo tanto:
$1, 192,054.41 * 0.15 = $ 178,808.1615
133
Aislamiento térmico.
Normalmente tienen un valor del 0.06% sobre el valor de I1. Por lo tanto:
$1, 192,054.41 * 0.06 = $ 71,523.2646
Instalación eléctrica.
El rango del valor de la instalación eléctrica variará entre el 10% y el 20% de I1.
Como la planta tendrá una instalación sencilla, se considerará que tendrá un
valor del 12% de I1. Por lo tanto:
$1, 192,054.41 * 0.12 = $ 143,046.5292
Terrenos y edificación.
El valor es variable según el tipo de edificación. Para instalaciones interiores, el
valor es del 25% de I1, en el caso de instalaciones en el exterior, el valor es del
5% de I1 y por último, si la instalación es mixta el valor es del 15%.
La planta será mixta, así que se escoge el valor de 15% de I1.
Por lo tanto:
$1, 192,054.41 * 0.15= $ 178,808.1615
Servicios (agua, vapo, luz…)
Su valor común es del 20% de I1.Por lo tanto:
$1,192,054.41 * 0.20= $238,410.882
134
Proyecto y dirección de obra.
Corresponde a los costes que ocasionan la dirección, el montaje y las
gestiones realizadas para la compra de los equipos. Normalmente es un 20%
del capital físico primario (IF).
El capital físico primario es la suma de todos los costes descritos
anteriormente. Por lo tanto:
La suma total es de:
$ 1, 704,637.806 Entonces se multiplica por el 20% esto es:
$ 1, 704,637.806 * 0.20= $ 340,927.5613
Contrato de obra.
Este valor varía según la gradaría de la planta. Normalmente, representa un
5% del capital secundario (Is).
El capital secundario es la suma del valor del capital físico, más el valor del
proyecto y dirección de obra. Por lo tanto:
Valor del capital físico= $1, 192,054.41+ valor de proyecto y obra= $
340,927.5613
= $ 1, 532,981.971* 0.05 = $ 76,649.098
135
Gastos imprevistos.
En este apartado se incluyen esos costes que a veces quedan olvidados o
pasan desapercibidos. Se debe considerar que será un 10% del capital
secundario. Por lo tanto:
$ 1, 532,981.971* 0.10= $ 153,298.197
En la tabla se muestran los porcentajes que se han decidido, para calcular el
capital inmovilizado total y los resultados obtenidos.
Equipos y maquinaria % Costos en $
Maquinaria y equipo I1 $ 1, 192,054.41
Gastos de instalación 0.35 $ 417,219.0435
Tuberías y válvulas 0.4 $ 476,821.764
Instrumentos de medida
y control
0.15 $ 178,808.1615
Instalación eléctrica 0.12 $143,046.5292
Terrenos y edificios 0.15 $ 178,808.1615
Instalaciones auxiliares 0.2 $ 238,410.882
Honorarios del proyecto 0.2 $ 340,927.5613
Contrato de obras 0.05 $ 76,649.098
Gastos no previstos 0.1 $ 153,298.197
TOTAL INMOVILIZADO $ 3, 396,043.808
Resultados obtenidos para capital inmovilizado.
136
7.3.3 Capital circulante.
El capital circulante tiene que ver con la cantidad de capital necesario para que
nuestra instalación pueda comenzar a funcionar. El capital circulante será
constante a lo largo de la vida operativa de la planta y se recuperará mediante
la venta del producto acabado.
El capital circulante asegura la rentabilidad del capital inmovilizado; se trata de
un capital que no pierde valor con el tiempo y no es amortizable.
Este capital se puede calcular como el 20% del capital inmovilizado. Por lo
tanto:
Valor inmovilizado $ 3, 396,043 * 0.20= $ 679,208.7616
7.3.4 Inversión inicial total.
El coste total de la inversión inicial total para la planta se determina a partir de
la suma de los costes previos al proyecto, capital inmovilizado, capital
circulante y costes asociados a la puesta en marcha.
Componente Costo en $
Costos previos al proyecto -
Capital inmovilizado $3, 396,043.808
Capital circulante $ 679,208.7616
Costos asociado a la puesta en
marcha de la planta
-
Inversión inicial $ 4075252.57
. Inversión inicial total.
7.3.5 Mano de obra directa.
137
Son las personas contratadas directamente por la planta y se definen en la
siguiente tabla.
Puestos No. De
trabajadores
Sueldo ($/mes) Total ($)
Jefe de ingeniería 1 $55,000 $55,000
Ingeniero químico 6 $ 42,000 $ 252, 000
Ingenieri eléctrico 2 $ 28,000 $ 56,000
Ingeniero de
seguridad en la
planta
2 $ 28,000 $ 56,000
Control de calidad 7 $ 25,000 $175,000
Personal de
oficina
10 $ 18,000 $ 180,000
Operarios 18 $ 22,000 $396, 000
Total 46 - $ 1,345, 000
Tabla 28. Costos de mano de obra directa.
Mano de obra indirecta.
Se trata de personal de fábrica que realiza tareas no atribuidas directamente a
la producción del producto. Un ejemplo seria el personal de vigilancia, personal
de limpieza, etc.
Se considera un 30% del personal de mano de obra directo. Por lo tanto:
$1, 345,000 * 0.30= $ 403, 500
Suministros.
138
Hacen referencia a productos que aunque se deban comprar habitualmente, no
se consideran materias primas. Algunos ejemplos serian herramientas,
vestuario y equipos de seguridad, etc.
Se calcula como el 0.7% del capital inmovilizado. Por lo tanto:
$ 3, 396,043.808* 0.07= $ 237723.066
Mantenimiento.
Se incluyen dentro de este coste, las revisiones periódicas de la planta,
reparaciones y substituciones de piezas. Al ser una industria química, su valor
es de un 5% sobre el capital inmovilizado.
Por lo tanto:
$3, 396,043.808 * 0.05= $ 169,802.1904
Laboratorio.
Para poder garantizar la calidad de los productos fabricados y de las materias
primas que llegan, es necesaria la instalación de un laboratorio.
El coste que supone es un porcentaje de la mano de obra directa, cogiendo un
valor estándar del 15%.
Por lo tanto:
$ 1, 345, 000 * 0.15= $ 201, 750
Envasado.
Este apartado hace referencia al coste de envasado del producto producido; en
el caso de la planta de ácido láctico, los productos acabados son líquidos y
sólidos que serán recogidos por camiones cisterna en planta.
139
Así que se considera nulo el coste de envasado.
Expedición.
Costes derivados del transporte del producto de planta al consumidor. Vendrán
determinados en función de la distancia, del medio de transporte, de la
naturaleza del producto y de su peligrosidad entre otros.
El coste de expedición será nulo, ya que estos costes de transportes correrán a
cargo del consumidor solicitante del producto.
Directivos y empleados.
Se trata del salario del personal que se encuentra en la planta gestionando el
correcto funcionamiento del proceso. Se calcula como el 10-40% de la mano de
obra directa.
Se decide que el coste de este bloque será nulo, ya que estos empleados se
han tenido en cuenta dentro de la mano de obra directa.
Amortización.
No se trata de un coste físico ya que es un coste asociado a la pérdida de valor
de las instalaciones productivas.
En este apartado, este bloque no se tendrá en cuenta ya que posteriormente se
hará el cálculo del valor de caja y se contará por separado.
Impuestos.
El coste de las tasas corresponde a todo el coste físico efectuado a las
administraciones correspondientes y no atribuidas a los beneficios.
En este apartado, este bloque no se tendrá en cuenta ya que posteriormente se
hará el cálculo del valor de caja y se contará por separado.
140
Seguros.
Se incluyen los costes referentes a seguros sobre instalaciones y edificios. En
cambio, no se incluyen el coste generado por seguros sobre personas físicas.
El coste de los seguros se evalúa como un 0.7% del capital inmovilizado.
Por lo tanto:
$ 3, 396,043.808* 0.07= $ 237723.066
Costes de fabricación directos.
Una vez evaluados todos los costes individualmente; se presenta en la tabla
Costos de producción Costo en $
Mano de obra indirecta $ 403, 500
Suministros $ 237723.066
141
Mantenimiento $ 169,802.1904
Laboratorio $ 201, 750
Envasado 0
Expedición 0
Directivos y empleados 0
Amortización 0
Impuestos 0
Seguros $ 237723.066
Tabla 29. Costos de fabricación.
7.3.7 Comparación entre los dos métodos, (Lang, Vian).
En el método de Lang, nosotros encontramos un valor de $ 4, 327,157.508 el
cual corresponde al valor de toda nuestra planta.
En el método de VIAN, nosotros encontramos un valor de $ 6, 469,202.642
también representa el valor de toda nuestra planta, pero con las
especificaciones anteriormente señaladas como son; Capital inmovilizado,
Capital circulante, Mano de obra directa y Costos de fabricación, a través de
ellos obtuvimos nuestro costo total de la planta.
142
Entre ambos costos existe una diferencia de $2, 142,045.134, el cual
representa cerca del 0.19%. Siendo este el margen de error que representa el
método de VIAN que tiene como marguen máximo de error del 0.20%, es por
eso que para nosotros el costo real de nuestra planta es el obtenido por el
método de Lang y se puede encontrar en medio de estos valores obtenidos.
Ambos métodos muestran los costos totales de nuestra planta siendo
resultados serios y calculados por métodos existentes.
CAPITULO 8. RENTABILIDAD DEL PROYECTO
Para este capítulo se realizaron una serie de cálculos a través de algunos
métodos para poder determinar la rentabilidad de nuestro proyecto con el valor
del método de Lang.
8.1 UTILIDAD NETA:
P= (interés mínimo= 20%) (Inversión)
P= (0.20) (inversión)
P= (0.20) ($4, 327,157.508)
P= $ 865,431.501
143
8.2 VENTAS ANUALES
S= P + C (1-t) + I (e- dt)
S= 865,431.501 + 237723.066 (1-0.1) + 4, 327,157.508 (0.1-0.1*0.5)
S= $ 1,295,740.136
8.3 GANANCIAS
R= S-C
R= $ 1,295,740.136- $ 237723.066
R= $ 1058017.07
8.4 TASA DE RETORNO
ROI= P/I
ROI= $ 865,431.501 / $ 4, 327,157.508
ROI= 0.20 este factor es importante porque si ROI> i min, si establece el
requisito para factibilidad económica utilizando este criterio.
8.5 TIEMPO DE RECUPERACION
TR= I / P+e(I)
TR= $4, 327,157.508 / $ 865,431.501 + 0.1 ($4, 327,157.508)
TR= 3.33 Años
Tomando en cuenta nuestro costo obtenido en el método de Lang, es factible la
realización del proyecto, ya que cuenta con un tiempo de recuperación de
144
inversión en un periodo mínimo de tres años y tres meses. Por tal razón
nuestro proyecto es viable en términos económicos.
Método de VIAN:
8.6 UTILIDAD NETA:
P= (interés mínimo= 20%) (Inversión)
P= (0.20) (inversión)
P= (0.20) ($6, 469,202.642)
P= $ 1,293,840.528
8.7 VENTAS ANUALES
S= P + C (1-t) + I (e- dt)
S= 1293840.528+ 237723.066 (1-0.1) + 6, 469,202.642 (0.1-0.1*0.5)
S= $ 1, 831,251.42
8.8 GANANCIAS
R= S-C
R= $ 1, 831,251.42- $ 237723.066
R= $ 1593528.354
8.9 TASA DE RETORNO
ROI= P/I
ROI= $ 1293840.528/ $ 6, 469,202.642
ROI= 0.20 este factor es importante porque si ROI> i min, si establece el
requisito para factibilidad económica utilizando este criterio.
145
8.10 TIEMPO DE RECUPERACION
TR= I / P+e(I)
TR= $ 6, 469,202.642 / $1293840.528 + 0.1 ($6, 469,202.642)
TR= 3. 33 Años
Tomando en cuenta nuestro costo obtenido en el método de VIAN, es factible
la realización del proyecto, ya que cuenta con un tiempo de recuperación de
inversión en un periodo mínimo de tres años y tres meses. Por tal razón
nuestro proyecto es viable en términos económicos.
CONCLUSIONES
El motivo de este proyecto lleva la finalidad de englobar la mayor parte de los
conocimientos adquiridos en la carrera de Ingeniería Química, así como de ver
la importancia de las operaciones unitarias en los procesos industriales, los
cuales fabrican los productos que diariamente consumimos, pues básicamente
en todo lo que nos rodea está la química.Dandonos cuenta que hay vacios de
conocimiento en el proyecto ,sobre el proceso y la puesta en marcha de la
planta, esperando poderadquirir los conocimientos después en la practica o
investigación.