UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO DE ANZOTEGUI

ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA

EVALUACION DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN CIRCUITO H.T.M-FUNDIDORES DE BREA DE ALQUITRAN EN LA PLANTA DE MOLIENDA Y COMPACTACIN DE LA GERENCIA DE CARBN DE CVG - VENALUM

REALIZADO POR:

Br. ANYELINE YURIMAR DIAZ RODRIGUEZ

Barcelona, septiembre 2014

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO DE ANZOTEGUI

ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA

EVALUACION DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN CIRCUITO H.T.M-FUNDIDORES DE BREA DE ALQUITRAN EN LA PLANTA DE MOLIENDA Y COMPACTACIN DE LA GERENCIA DE CARBN DE CVG - VENALUM

ASESORES

Ing. Qum. Frank Parra

Ing. Qum. Juan Gonzlez Villarroel

Asesor Acadmico

Asesor Industrial

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En 1973 se constituy la empresa Industria Venezolana de Aluminio C. A., CVG VENALUM con el objeto de producir aluminio primario en diversas formas para fines de exportacin. CVG VENALUM es una empresa mixta, con 80% de capital venezolano, representado por la Corporacin Venezolana de Guayana (CVG), y un 20% de capital extranjero, suscrito por el consorcio japons integrado por Showa Denko K.K., Kobe Steel Ltd, Sumitomo Chemical Company Ltd., Mitsubishi Aluminium Company Ltd, y Marubeni Corporation. Inaugurada oficialmente el 10 de junio de 1978, la planta de CVG VENALUM es la mayor de Latinoamrica, con una capacidad instalada de 430.000 toneladas de aluminio al ao. Est ubicada en Ciudad Guayana, estado Bolvar, sobre la margen sur del ro Orinoco. El 75% de la produccin est destinado a los mercados de los Estados Unidos, Europa y Japn, colocndose el 25% restante en el mercado nacional.

La produccin de aluminio se logra mediante los procesos operacionales de Carbn, Reduccin y Colada. La planta de Carbn es la responsable de la fabricacin de bloques andicos, que constituyen el electrodo positivo de la celda; y est sub-dividida en cuatro reas principales que son: Molienda y Compactacin, Hornos de Coccin, Envarillado de nodos y Estaciones de Recuperacin de Bao Electroltico. En Molienda y Compactacin, a partir de coque de petrleo calcinado, brea de alquitrn, desecho verde y cabos, se fabrican los nodos verdes, los cuales reciben tratamiento trmico en Hornos de Coccin, con el fin de mejorar sus propiedades fsicas y mecnicas. En envarillado, los nodos cocidos son acoplados a barras conductoras de electricidad (varillas) y luego se trasladan a celdas, para el proceso de reduccin electroltica. En las plantas de Recuperacin de Bao, se limpian los cabos provenientes de celdas para separar y procesar los restos de bao electroltico. Se procesa adems, material de bao a granel. El bao molido se enva a las Lneas de Reduccin para la operacin de las celdas. En el Dpto. Varillas y Refractarios se ensamblan las varillas andicas y se reparan las que presentan defectos en la barra y/o en el yugo. La unidad referida tambin es responsable del acondicionamiento refractario de los hornos de induccin, crisoles rociadores, crisoles de fundicin y de las secciones de Hornos de Coccin.

En el rea de molienda y compactacin para la produccin del nodo verde es necesario realizar acondicionamiento de sus componentes, como es la brea de alquitrn, la cual es necesaria fundir y para lo cual se cuenta con dos fundidores, dos tanques de almacenamiento y un sistema HTM. EL sistema HTM tiene como funcin transferir el calor necesario para la produccin de pasta andica, fundicin de brea de alquitrn y para mantener la temperatura requerida en tanques y tuberas, utilizando como medio de transmisin de calor el termofluido therminol 66. El sistema HTM est compuesto por tres generadores de calor HT1, HT2, y HT3 en condicin de reserva, tanques de almacenamiento y expansin, sistemas de bombas, vlvulas manuales, de control, tuberas y consumidores .El generador HT2 HT3 es el encargado de suministrar el calor al sistema de fundicin de brea el cual est formado por un sistema primario de fusin de brea de alquitrn y un sistema secundario de tubera y tanque de almacenamiento de brea de alquitrn. Siendo la brea de alquitrn un material que puede solidificarse y causar problemas operacionales y siendo esta parte importante en la formacin de la pasta andica para la produccin de nodos verdes; es necesario mantener una temperatura adecuada en el sistema que permita realizar la fusin, almacenamiento y transporte de la de la misma para cumplir con las especificaciones que se requiere es necesario mantener las condiciones estndar de la empresa.

Con el fin de proponer alternativas que mejoren la transferencia de calor y as disminuir las desviaciones de las condiciones reales de operacin con respecto a las tericas se hace importante evaluar sistema de transferencia de calor en circuito HTM-fundidores de brea de alquitrn en la planta de molienda y compactacin de la gerencia de carbn de CVG VENALUM ; Para lograr esto, se deben evaluar las condiciones de aislamiento trmico de equipos tales como: fundidores, sistema H.T.M, tuberas y accesorios. De igual manera se evaluaran las condiciones fsica de equipos y accesorios de los fundidores, posteriormente se determina mediante balances energticos, las prdidas y consumo de calor en el sistema H.T.M-FUNDIDORES. Se evaluarn tambin los parmetros de operacin de los fundidores.

La importancia de este proyecto radica en que a partir de la evaluacin que se realice se generen recomendaciones que permitan optimizar la transferencia de calor en el sistema HTM-FUNDIDORES teniendo como resultado la disminucin de problemas operacionales y una mejor calidad de los nodos.

2.- OBJETIVOS

2.1.- Objetivo general

Evaluar el sistema de transferencia de calor en circuito H.T.M.-FUNDIDORES de brea de alquitrn en la planta de molienda y compactacin de la gerencia de carbn de CVG-VENALUM

2.2.- Objetivos especficos

1. Diagnosticar la condicin de aislamiento trmico de equipos: fundidores, sistema H.T.M, tuberas y accesorios.

2. Determinar la condicin fsica de equipos y accesorios del sistema H.T.M-FUNDIDORES

3. Realizar un balance trmico en el sistema H.T.M.-FUNDIDORES

4. Comparar los parmetros actuales de operacin de los fundidores con los de diseo

3. MARCO TEORICO

3.1Antecedentes

Batista (2013), realiz una evaluacin de la situacin actual del sistema fusin de brea de alquitrn y sistema de calentamiento HT2, en la planta de molienda y compactacin de CVG-VENALUM. En este trabajo determinaron y analizaron las condiciones fsicas de los equipos de fundicin; esto se realiz mediante observacin directa y comparacin de las condiciones de operacin actuales y las establecidas en los manuales de operacin de los mismos. Llegando a la conclusin que dichos equipos y accesorios presentan notable deterioro y falta de mantenimiento; para dar solucin a la problemtica encontrada presento una serie de recomendaciones en las cuales sugiere implementar un programa de mantenimiento preventivo, remplazar a la brevedad posible el aislante trmico daado y establecer una poltica de adquisicin de repuestos.

lvarez (2013), realiz evaluacin sistema de transferencia de calor en circuito h.t.m-mezcladores de pasta andica en la planta de molienda y compactacin de la gerencia de carbn de CVG -VENALUM. En este trabajo se establecieron balances trmicos en la batera de los mezcladores, caldera HT1, red de tuberas para lo cual se tomaron en cuenta temperatura de entrada y salida de aceite therminol 66 en la caldera y en cada mezclador, temperatura externa de los equipos y tuberas; una vez analizados los datos se dieron propuestas para aumentar la eficiencia trmica.

Poggio (2006), realiz una evaluacin trmica de los mezcladores de pasta andica y llego a la conclusin que bajo las condiciones operativas actuales, el flujo apropiado para lograr una transferencia de calor efectiva del aceite a la pasta debe ser de entre 9 y 10 m3/h, adems concluy que la temperatura ptima para agregar la brea de alquitrn al mezclador est por encima de los 110 C, De los16 equipos mezcladores dispuestos en la planta de Molienda, encontr que 10de ellos tenan altas prdidas de calor en comparacin con el resto de los equipos.

3.2 GENERALIDADES DE MOLIENDA Y COMPACTACION

La planta de carbn, est conformada por varias reas de produccin que se apoyan mutuamente, entre ellas se menciona Molienda y Compactacin. La planta est diseada para producir nodos verdes de tres puntas necesarios para satisfacer los requerimientos en las salas de celdas (complejo I, II, V lnea). A su vez est estructurada por diez (10) niveles, conformados en equipos para ejecutar operaciones por grupos operativos.

Grupo A: es el encargado de recibir el coque de petrleo calcinado, transporte, trituracin, clasificacin.

Grupo B: encargado de transportar la fraccin fina (0mm 0,83mm), hacia los silos de alimentacin en los molinos de bolas.

Grupo C: encargado de la molienda, transportacin y almacenaje de polvo de coque en los silos (