Diseño de un sistema continuo de saturación de salmuera.

Abstract

El objetivo del presente trabajo fue realizar el diseño de un sistema continuo de saturación de salmuera. La necesidad de este diseño fue el implementar un sistema continuo automatizado para mejorar la sincronización con el resto de la línea de manufactura en la cual la salmuera es materia prima de un proceso electrolítico que se encuentra instalado en una empresa donde se utiliza la sal como materia prima.

Además, con la implementación de este sistema, se facilitaría el proceso de mantenimiento que actualmente se realiza, evitando costos asociados a dos intervenciones anuales de seis días. Para poder realizar el diseño, se determinó la cinética de disolución la sal industrial utilizada (99.43% NaCl) y utilizando agua desionizada como solvente a la temperatura de operación de 45ºC. Se realizó el diseño y construcción de un sistema piloto usando un tanque de 0.15 m³ (55 gal), una bomba de 187 W para emular el flujo dentro del tanque diseñado y un sistema de válvulas para tomar muestras a diferentes ubicaciones del tanque, con esto se determinó el comportamiento interno de la agitación y los puntos óptimos de alimentación y descarga de material. Con las mediciones realizadas en este tanque se determinó que la alimentación al mismo sería en la parte superior y la descarga en la parte inferior.

En la medición de la cinética se obtuvo dos ecuaciones para dos rangos de concentración distintos. Debido a que actualmente la planta requiere un reactor de flujo continuo, se utilizó la ecuación para altas concentraciones, obteniendo un tanque con volumen de 6.03 m³ para poder obtener salmuera saturada a un flujo de 4.8 m3 /h. Se procedió a dimensionar los equipos auxiliares para el sistema, estos son tres bombas de las cuales se especificaron dos con sello magnético y una bomba centrífuga simple, un soplador de 3,148 W, dos tolvas de descarga con volumen de 18.10 m³ cada uno y dos alimentadores vibratorios. Se determinó el costo de inversión de capital necesario para la instalación de este sistema, el cual se estimó en Q.535,000, obteniendo un VPN de Q.178,752 a un período de operación de 10 años con una TIR de 19%.

Se realizó la distribución de los equipos en el área destinada, que actualmente es utilizada por el sistema actual, con un ancho de 6 m, largo de 6 m y una profundidad de 7 m, para no afectar otras áreas de la línea de manufactura. Se diseñó el sistema para seguir operando con el mismo procedimiento de descarga de camiones de sal, evitando agregar mayor complejidad al proceso. Para el proceso diseñado se utilizan las mismas materias primas utilizadas actualmente: sal, salmuera agotada y agua desionizada para así lograr obtener salmuera saturada en la descarga.