Objetivo (Reparado)

López Juan Alberto Práctica Profesional Supervisada: Universidad Nacional de Salta 2011

ESTUDIO PREDIO RECUPERACIÓN

Ingenieros a Cargo: Nazzi Marcos - Tomas Lorena

Ingeniero de Consultas: Coca Diego - Tapia Aníbal

Objetivo: Estudio de Recuperación de NaOH ante incremento de Producción

Lejía Verde. Identificar Restricciones de Capacidad (Cuellos de Botella).

Para ello se decidió evaluar las condiciones actuales de operación. Se comienza realizando un balance de masa en el apagador. El caudal actual de Lejía Verde es de 500 lt/min.Se toma los valores promedios de los últimos 20 días referidos a la cantidad medida de Na2CO3 y NaOH a la salida del tanque de lejía verde clarificada como también la correspondiente al 3° Caustificador.

Esto se hace para poder tener idea de cuanto Na2CO3 esta reaccionando en el apagador. Así mismo se requiere calcular el tiempo de residencia en los distinto caustificadores y en el apagador como también saber la capacidad de operación cintas transportadoras y los tornillos sin fin.

Caudal Lejía Verde al Apagador 500 lt/minTK Lejía Verde Clarificada Concentración Na2CO3 en Lejía Verde 141 gr/ltConcentración Na(OH) en Lejía Verde 18 gr/ltConcentración Na2S en Lejía Verde 1.6 gr/ltSalida del 3° Caustificador Concentración Na2CO3 18 gr/ltConcentración Na(OH) 109 gr/lt

Teniendo en cuenta la estequiometría, se puede determinar la cantidad de cal necesaria.

Reacciones en ApagadorCaO+H2O=Ca(OH)2Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+2Na(OH)

Se determina el caudal másico de cada uno de los componentes de la corriente de entrada al apagador como también los salientes.

Caudal de los Comp. a la entrada Apagador (kg/min)Na2CO3 70.5Na(OH) 9Na2S 0.8Caudal de los Comp. a la salida Apagador (kg/min)Na2CO3 9Na(OH) 54.5


Teniendo como resultado:

Segunda Reacción (Kg/min)Reaccionante Na2CO3 61.5Cantidad Usada de Reactivos (Kg/min)Ca(OH)2 43Cantidad Producida (Kg/min)CaCO3 58Na(OH) 46CaCO3 total 63.1Primera Reacción (Kg/min)Reaccionante Ca(OH)2 43Cantidad Usada de Reactivos (Kg/min)CaO 32.5H2O 10

A partir de la experiencia del personal del sector se toma una idea de la dosificación de cal Make-up y la producida por el horno rotatorio a partir de una calcinación del CaCO3. Se procedió a la toma de muestra durante los tres turnos de CaO saliente del horno rotatorio, se mezclo homogéneamente para poder tener una muestra representativa durante 4 días. Dicha muestra fue enviada a laboratorio para poder determinar su composición y verificar la correcta dosificación actual.

Composición de laboratorioVerificación de laboratorio % Pureza CaO Horno % CaCO3 % Insolubles18/01/2011 65.1 18.36 16.5419/01/2011 70 16.28 13.7220/01/2011 65.8 18.1 16.121/01/2011 70.1 14.24 15.66Promedio 67.75 16.745 15.505

Se toma como dato el %pureza de la CaO Make-up que determina el laboratorio de planta central de forma mensual y la correspondiente composición.

%Pureza CaO Comprada 88.4%Pureza CaO Horno 67.75

Dosificación Actual

Horno 0.45

Comprada 0.55 CaO Horno (kg/min) 14.6 Alimentación cal Ledesma (kg/min) 21.6CaO Comprada (kg/min) 17.9 Alimentación cal comprada (kg/min) 20.2Total (kg/min) 32.5 CaO al Apagador (kg/min) 41.8

# Nota: Se destaca que la dosificación fue dada por los operadores y depende mucho de las condiciones impuestas en el sector.

Con dichos valores calqué el aporte que de insolubles dado por la cal comprada como por la producida del horno.


Flujo Másico kg/minCaCO3 de la cal Ledesma 3.61CaCO3 de la cal comprada 0.79Crudos Ledesma 3.3Insolubles (piedras) 1.6Total insolubles (piedras) 4.9Total CaCO3 + insolubles 9.3

Para poder verificar si los datos son correctos, decidí medir por un chequeo másico colocando un balde en la desembocadura de descarga de la mayoría de los insolubles, los cuales son arrastrados por un tornillo sin fin accionado a partir de un motor.El chequeo se realizo cuando el caudal de alimentación de Lejía Verde del Tanque fue de 400 lt/min.

Insolubles (kg/min)4.44

4.24.74.24.3

# Nota: Las medidas fueron tomadas en un tiempo de 1 minuto. Dichos insolubles estaban conformados por un barro de color gris, la cantidad de agua no era muy apreciable.

Se procede a hacer una extrapolación del dato para un caudal de 500 lt/min. El mismo es de 5 kg/min que se aproxima al valor estimado por el balance.

Inmediatamente se realizara el cálculo para poder controlar si las cintas transportadoras actuales como también los tornillos sin fin ubicados en el sector podrán cumplir con el nuevo régimen de alimentación propuesto.Con respecto a la Cinta Transportadora de Cal Make-up, lo que se intento es tener una estimación de la velocidad de la cinta, se procedió a colocar un elemento inerte en la cinta y medir el tiempo que recorre el mismo una dada distancia.Para poder verificar si era correcta esta operación, estime los rpm del tambor motriz.

Distancia tiempos v (m/s) rpm Perímetro0.6 11.4 0.05263158 3.3 0.88 11.67 0.05141388 R 0.14012739 11.9 0.05042017 w 0.3454 11.8 0.05084746 v 0.0484

Con este dato y teniendo la medida del ancho de la cinta transportadora de goma, se utilizan las ecuaciones de diseño del equipo para darnos una idea de su capacidad.

Para Cinta Horizontalb=0.9*B-0.05 (m) V=C*(0.9*B-0.05)^2*v (m3/hr)h=b/2*tg α (m) Q=C*(0.9*B-0.05)^2*v*γ (Tn/hr)


Valores de CAngulo φ 15 20C 240 325

Cinta Make-UpMaterial a Transportar :Cal Densidad Aparente (γ) 1.6-2 γ 1.6Humedad 0% Pendiente en Reposo 15° Pendiente en Movimiento 10° Alimentado por Tolva de Cal Make-upDescarga en Tornillo alimentador a ApagadorCantidad de tramos Horizontales 1 c/uAncho de Cinta (B) 0.36 m Anchura de carga (b) 0.274 m Altura de la carga (h) 2.41442978 cm 0.174Velocidad Usada (v) 0.049 m/s C 240 V 0.88289376 m3/hr Q 1.412 Tn/hr Q 37.7 kg/min

Se procede de la misma forma para la Cinta Transportadora de la Cal del Horno, las características constructivas difieren en el sentido que la cal se encuentra a una mayor temperatura y una cinta de goma sufriría un mayor desgaste por lo que se justifica el uso de una cinta transportadora de metal.

La velocidad de la cinta transportadora:

Distancia tiempos v (m/s)1.6 25.43 0.024 25.74 0.023 25.4 0.024

Cabe recordar que en esta cinta existen dos solapes de una altura aproximada de 8cm que no permiten el derramamiento de cal por los costados, la cal una vez que sale del conducto de descarga del silo ocupa todo el ancho de la cinta transportadora, justificando así la consideración de la anchura de carga igual al ancho de cinta.

Cinta HornoMaterial a Transportar: Cal

Densidad Aparente (γ) 1.6-2 γ 1.6


Humedad 0% Pendiente en Reposo 15°

Pendiente en Movimiento 10° Alimentado por Tolva de Cal Horno

Descarga en Tornillo alimentador a ApagadorCantidad de tramos Horizontales 1 c/uAncho de Cinta (B) 0.34 m

Anchura de carga (b) 0.34 m Altura de la carga (h) 2.99600776 cm 0.17444444Velocidad Usada (v) 0.024 m/s

C 240 V 0.665856 m3/hr Q 1.0653696 Tn/hr Q 28.4 kg/min

Para el Tornillo sin Fin se deben tener ciertas condiciones operacionales que depende del material a llevar, la inclinación, características constructivas del tornillo.Para la carga a transportar de bibliografía se obtienen estos datos:

Tipos λPesadas y Abrasivas 0.125Pesadas y poco Abrasivas 0.25Ligeras y poco Abrasivas 0.32Ligeras y no Abrasivas 0.4

# Nota: Se considera a la cal como un material pesado y abrasivo.Según la inclinación:

k=coeficiente de disminución, según ángulo de inclinación β0 5 10 15 201 0.9 0.8 0.7 0.6

Las ecuaciones de diseño para este tipo de equipo se detallan a continuación:

Ecuaciones de DiseñoS=3.14*D^2/4*λ (m^2)v = t*n/60 (m/s)Q=3600*S*v*γ*k (Tn/hr)

En donde t es el número de paso del tornillo y n las respectivas revoluciones por minuto.

Tornillo sin finMaterial a Transportar: Cal

Densidad Aparente 1.6-2


Alimentado por Descarga de Cinta TransportadoraDescarga en Apagador N° 3Cantidad de tramos Horizontales 1 c/u

Coeficiente de llenado (λ) 0.125 Diámetro de Tornillo (D) 0.18 m

Sección de Trabajo (S) 0.00317925 m2 Paso de Tornillo (t) 0.2 m

rpm (n) 50 Velocidad (v) 0.16666667 m/s

Coeficiente de disminución (k) 0.6 Densidad de la Cal (γ) 1.6 Tn/m3

Q 1.831248 Tn/hr Q 48.8 kg/min

# Nota: Todas las ecuaciones de diseño, como también los datos mencionados fueron obtenidas del libro: Aparatos y maquinarias de elevación y transporte. Tomo II. M Alexandrov.

Para poder determinar los Tiempos de Residencia en los distintos equipos del circuito se lo toma como el volumen dividido el caudal alimentado.

Caustificador N° 1, N° 2 y N° 3Diámetro 2.5 m

Altura 2.4 mCapacidad 800 lt

Volumen/Altura 48 lt/cm

Caustificador N° 4Diámetro 4.15 m

Altura 4.5 mCapacidad 68388 lt

Volumen/Altura 151.976 lt/cm

Apagador N° 3Diámetro 3.048 m

Altura 2.807 mCapacidad 25.690 lt

Volumen/Altura 89.51 lt/cm

#Nota: Las dimensiones de los primeros tres caustificadotes fueron dadas por el operador Reynaga Eduardo. Con respecto a los restantes volúmenes fueron tomados a partir de una cinta métrica.

El Tiempo de Residencia en los 5 equipos en conjunto es de 3.85 hr

T1 Caustificador N° 1 16 minT2 Caustificador N° 2 16 minT3 Caustificador N° 3 16 min


T4 Caustificador N° 4 132 minT5 Apagador N° 3 51 minTotal de Tiempo 3.85 hr

A continuación se requiere tener una idea de cuanto es el volumen de los insolubles que acompaña a la Lejía Verde Cruda proveniente de caldera y su correspondiente tiempo de decantación en el clarificador.

Caudal Lejía Verde (lt/min) Total 800Caldera Vieja 270Caldera Nueva 530

# Nota: Por pedido del Ingeniero Aníbal Tapia se supuso un caudal de alimentación de Lejía Verde Cruda de 800 lt/min, bajo la suposición de que el caudal de Lejía Verde entrante al Clarificador (viejo) sería la actual producción de caldera, lo restante iría al Clarificador Nuevo.Cuyas dimensiones son:

Clarificador de Lejía Verde (Viejo)Diámetro 6.4 m

Altura 3.2 mCapacidad 103 m3

Clarificador de Lejía Verde (Nuevo)Diámetro 8 m

Altura 6 mCapacidad 301 m3

Para poder ver el tiempo de decantación de los insolubles se tomo una muestra de 1 litro de Lejía proveniente de caldera a medida que transcurría el tiempo se registraba el volumen ocupado en un Cono Imhoff.

Caudal de insolubles ml/minhora Sedimento(ml/l) Cald. Vieja Cald. Nueva min

1 0.5 602 3 1203 10 1804 16 2405 18 3006 19 5130 3607 21 5670 11130 420

# Nota: Posterior a las 7 hr no se registra ningún cambio, el líquido sobrenadante no presenta sólidos en suspensión.

Los tiempos de residencia obtenidos fueron:

Tiempo de Residencia (hr)


Clarificador Nuevo 6Clarificador Viejo 8.7

# Nota: Las dimensiones del Clarificador Nuevo fueron sacadas del plano de construcción, en cambio el volumen referido al Clarificador Viejo se encontraba dado en su superficie.

Se estima el volumen ocupado por los insolubles para los respectivos tiempos de residencia.

Volumen (m3)Clarificador Viejo 1.8468Clarificador Nuevo 4.6746

A partir de aquí se estima la altura que tendrían los insolubles al cabo del respectivo tiempo de residencia:

Altura del lodo Clarificador NuevoInsoluble Restante (m3) 3.59 H del cono (cm) 0.45

% 66.3 H corresp. (cm) 0.3

Altura del lodo Clarificador ViejoInsoluble Restante (m3) 1.85 H del cono (cm) 1.2

% 16.4 H corresp. (cm) 0.2

# Nota: En la práctica no se tiene una idea del volumen de insolubles formados. Se realizan descarga a drenajes dependiendo de un cierto tiempo hasta que los operadores observan que la salida corresponde a líquido claro. Esta práctica se realiza una vez por turno.

De acuerdo a las dimensiones del Clarificador de Lejía Blanca se estima el tiempo de residencia:

Dimensiones de Clarificador Lejía BlancaDiámetro (m) 20 m

Altura (m) 6 mVolumen (m3) 1884 m3

# Nota: En el cálculo del tiempo de residencia se tiene en cuenta el volumen perdido por debajo de la superficie cónica y considerando también las especificaciones constructivas.

Tiempo de Residencia (hr) 44.4

Posteriormente se detalla el balance de materia en el Clarificador de Lejía Blanca, teniendo en cuenta que en las corrientes entrantes participan 4 compuestos fundamentales que son Na2CO3, H2O, CaCO3, NaOH. Bajo estas suposiciones se obtendrán los flujos másicos de cada uno de los componentes para cada corriente.Es necesario partir desde el apagador para obtener la cantidad de agua participe de la reacción química.

Corrientes de entrada al Apagador


CaO+insolubles (kg/min) 42.9Caudal de L.V.C (lt/min) 500Densidad L.V. (kg/lt) 1.15Q másico L.V.C (kg/min) 575Q másico total entrada (kg/min) 617Insolubles+ Crudos de la Cal (kg/min) 9.3

Concentración en (gr/lt))

Na2CO3 en L. V. 141Na(OH) en L. V. 18Na2S en L. V. 1.6

Q másico (kg/min)Na2CO3 70.5Na(OH) 9Na2S 0.8H2O 494.7

# Nota: La medida de la densidad de la Lejía Verde Clarificada se obtiene por medio de un densímetro.

Corrientes de salidaDensidad de Lechada (kg/lt) 1.26Q másico corriente saliente (kg/min) 616

# Nota: El dato de densidad se obtuvo por del departamento de ingeniería

Concentración (gr/lt)Na2CO3 18Na(OH) 109

Q másico (kg/min)Na2CO3 9Na(OH) 54.5 H2O 484 CaCO3 (barro)estiq.+ Cal 62.4 Crudo (piedra) 4.9

# Nota: Para poder tener idea de la cantidad de barro que se tiene en la corriente de salida (Sump-tank N°1) se tomó una muestra de 1lt, los barros decantaban en muy poco tiempo ocupando un volumen de 350ml.

La corriente real que entra al Clarificador Lejía Blanca, es la corriente que ha eliminado casi en su totalidad los crudos.

Q másico corriente entrante al Clarificador (kg/min) 611 Además a dicho clarificador está entrando una corriente de Lejía Blanca Débil por la parte superior central.


Caudal L. B. D. (lt/min) 130Densidad de L. B. D. (kg/lt) 1.01Q másico L. B. D. (kg/min) 131.3

# Nota: El valor de caudal de Lejía Blanca Débil es dada por el jefe de turno a partir de un chequeo volumétrico a distintas aperturas de válvula, contando el número de filetes en el que se mueve el cabezal del instrumento.

Concentración (gr/lt) Na2CO3 en L. B. D. 1.6Na(OH) en L. B. D. 15

Q másico (kg/min) Na2CO3 0.208Na(OH) 1.95H2O 129.142

Fijado los flujos másicos de las corrientes entrantes se comienza a realizar el balance según especificaciones de salida.

Barros de Clarificador de Lejía Blanca%p/p sólidos 30Q másico barros (kg/min) 208.1Densidad Barros Clarificador (kg/lt) 1.26

# Nota: El valor de % sólidos se obtuvo a partir del departamento de ingeniería.

Concentración (gr/lt)Na2CO3 en L. B. C. 10Na(OH) en L. B. C. 92

Q másico (kg/min)CaCO3 62.4Lejía Blanca 145.6Na2CO3 1.32Na(OH) 12.2H2O 132.5

La otra corriente que se pude ver que se obtiene es de Lejía Blanca Concentrada, la cual requiere de ciertas especificaciones.



Q másico (kg/min)Na2CO3 7.9Na(OH) 44.3H2O 481

Q másico L. B. C. (kg/min) 533densidad de L. B. C. (kg/lt) 1.1Caudal Salida (lt/min) 485

#Nota: A continuación se verifica si el valor calculado concuerda con la producción actual de soda. El numero calculado es de 64 Tn/día, la diferencia con el valor real de producción es de 5% (67 Tn/día).

Teniendo estos números se comienza a trabajar con respecto a los Lavadores. Se tiene en cuenta que el barro saliente del clarificador de Lejía blanca es bombeado por una bomba ODS al Sump-tank N° 3 donde se junta con el rebalse del 2° Lavador.

Como se encuentran fijadas las concentraciones determinadas de NaOH, y Na2CO3 en el rebalse del 2° Lavador y para poder cumplir con las especificaciones de Lejía Blanca Débil, el caudal es:

Rebalse del 2° LavadorCaudal de Rebalse (lt/min) 660.0Densidad de Rebalse (kg/lt) 1.02Q másico de Rebalse (kg/min) 673.2

Concentración (gr/lt) Na2CO3 en Rebalse 1Concentración Na(OH) en Rebalse 3

Q másico (kg/min) NaOH 2.0 Na2CO3 0.7H2O 671

Por lo que la corriente de entrada al 1° Lavador resultante de la suma de las 2 corrientes entrantes al Sump-tank N° 3:

Corriente de entrada al 1° LavadorQ másico de Lechada N° 2 (kg/min) 883.5Densidad de Lechada N° 2 (kg/lt) 1.2Caudal de la Lechada N° 2 (lt/min) 736.2

Q másico (kg/min)CaCO3 62.4Na2CO3 2.0NaOH 14.3H2O 804.1


Es sabido que del clarificador salen dos corrientes: la Lejía Blanca Débil, la cual tiene dos destinos principales, el principal para mezclarse con el fundido tanto del horno como el de caldera, dando lugar a la formación de Lejía Verde; y el otro es alimentado, como quedo mostrado en el balance, al clarificador de Lejía Blanca a partir de su respectivo tanque de almacenamiento.El barro formado es descargado por medio de una bomba diafragma, en donde su concentración de NaOH disminuye debido a la acción de lavado ocasionado por el rebalse del 2° Lavador.Cuyos valores según la actual carga de trabajo son:

Barros del 1° Lavador%p/p 30Densidad de L. B. D. (kg/lt) 1.01Caudal L. B. D del Barro (lt/min) 146Densidad del Barro 1° Lavador (kg/lt) 1.3Q másico de Barro 1° Lavador (kg/min) 210.3Caudal de Barro 1° Lavador (lt/min) 161.7

Q másico (kg/min)CaCO3 62.4L. B. D. 145.6

Concentración (gr/lt)Na2CO3 en L. B. D. 2.1Na(OH) en L. B. D. 17

Q másico (kg/min)NaOH 2.5Na2CO3 0.31H2O 144.4

Con respecto a Lejía Blanca Débil, su composición y caudal determinados son:

Lejía Blanca DébilQ másico L. B. D (kg/min) 673Caudal L. B. D (lt/min) 667

Concentración(gr/lt)Na2CO3 3Na(OH) 17


# Nota: Se recuerda que el valor de concentración de Lejía Blanca Débil, es obtenida por los operadores a partir de un ensayo por titulación, con la ayuda de distintos indicadores 3 veces por cada turno para poder verificar la calidad de Lavado.

La corriente de barro que sale del 1° Lavador es llevado por una bomba diafragma al Sump-tank N° 2, en donde también se le adiciona condensado proveniente de los evaporadores Epytek, a partir de un conducto de 4” de diámetro nominal.


Para saber el caudal de alimentación del condensado, se empleo el instrumento Doppler ultrasónico que mide la velocidad del fluido en el interior del tubo.

Diam. Nom. (pulg) Diam. Int. (pulg) Área T. (pulg^2) v (m/s) Q (lt/min)4 4.026 12.72 1.6 788

La cañería que conduce dicho líquido antes de entrar al Sump-Tank N° 2 presenta una bifurcación, que por medios de válvulas regulan la entrada de líquido. La descarga de dicha bifurcación es en el drenaje.

Condensado Epytek (lt/min)551.6 Sump-Tank N° 2236.4 Drenaje

788 Total

# Nota: Se consulta con los operarios de los distintos turnos con respecto a la relación que presentan los dos caudales presentes en el cuadro, según los mismo el 70% del caudal de condensado total se suministra al Sump-Tank N° 2, la temperatura del mismo se encuentra alrededor de los 75 °C.

Densidad del condensado (kg/lt) 0.976Q másico H2O (kg/min) 538.4

Se observa que al 2° Lavador llega una corriente de agua por un conducto de 2 pulgadas que según estimaciones por medio del instrumento Doppler ultrasónico.


Bajo estas condiciones la corriente entrante al 2° Lavador a partir del Sump-Tank N° 2.

Q másico de Lechada N° 3 (kg/min) 864.6Densidad de Lechada N° 3 (kg/lt) 1.2Caudal de Lechada N°3 (lt/min) 720.525167

Cuyas corrientes salientes son, su respectivo rebalse que su descarga en el Sump- Tank N° 3 y su correspondiente barro, la característica de los mismos se detallan a continuación:



Q másico (kg/min)CaCO3 62.4L.D. 128.1

Concentración (gr/lt)Na2CO3 en L. B. D. 1.0Na(OH) en L. B. D. 3.1


A partir de un conducto de descarga por la parte inferior y por medio de una bomba ODS, el barro es llevado al tanque de barro. El caudal de bombeo se puede aproximar, a partir del número de pulsaciones que realiza en un minuto y del volumen ocupado por el barro en el interior del equipo.Dichos datos fueron registrados dando: 10 pulsaciones/min y la capacidad es de 17 lt.Cabe recordar que la bomba ODS trabaja durante 6´ y posterior a ello tiene un lapso de parada de 3´.Con esta información, el caudal de barro actual es de 170 lt/min.Las dimensiones del tanque de barro son de:

Tanque de BarroDiámetro 3.75 m

Altura 3.66 mVolumen 40.4029688 m3

El barro del 2° Lavador es bombeado, hacia la batea del filtro Oliver en el cual como consecuencia de la acción de vacío, aplicado en el interior del tambor, permite eliminar el líquido, formando así una torta con una cierta humedad.

Debido a la imposibilidad de poder hacer un chequeo con respecto al flujo másico de torta de barro formado en el filtro, la cual es transportado por medio de un tornillo hacia el interior del horno. Se procede a medir la cantidad de producto descargado por la boca del horno, pudiendo así estimar el flujo másico mencionado.Los chequeos de la boca de descarga del horno fueron de:

Peso medido (kg) Tiempo (s) Flujo másico (kg/min)5.9 15 23.65.1 13.8 22.26.1 15 24.4

Promedio 23.4

La alimentación de caliza hacia el horno es de 19.6 kg/min.Como es ya sabido de acuerdo al análisis realizado a la cal del horno, en donde se sabe la pureza de la misma, esto permite tener una idea de la caliza necesaria en el horno.

%Pureza 68CaO (Kg/min) 15.6

En donde la reacción que se lleva acabo en el interior del horno es:


CaCO3=CaO+CO2

De acuerdo a la estoiquiometría de la reacción, la cantidad de caliza necesaria es de:

CaCO3 (Kg/min) 27.9

Se va tener la consideración que el otro 32% restante va á estar formado por CaCO3 por lo que según la cantidad de producto nos daría un flujo másico de 7.4 kg/min.Por lo que el flujo másico de caliza necesaria para cumplir estos requisitos es: 35.3 kg/min. Dando el flujo másico de torta de barros de transportados por el tornillo de: 15.7 kg/minCon respecto al flujo real, es decir considerando el % de líquido acompañante:El resultado de análisis de laboratorio fue de 50% por lo que el caudal másico aproximado: 31.31kg/minEl % de sólidos en el barro que entra a la batea del filtro es de 30%, con este dato se calcula:

Barros al Filtro (lt/min) 40.1

Mediante un chequeo volumétrico de las 2 descargas proveniente del tanque de barro entrantes a la batea del filtro se intenta verificar el cálculo.El recipiente utilizado para la prueba fue de 1lt.

Filtro Des.1 Tiempo (s) Des.2 Tiempo (s) 1.54 18.32 1.55 18.3 1.5 18.4Promedio (s) 1.53 18.34Caudal de pulpa (lt/s) 0.65 0.055Caudal de Barro al Filtro (kg/min) 42.5

Uno puede notar que la diferencia no es tan grande por lo que se aprecia que es correcta la suposición tomada al principio.

La cantidad de Barros No Procesado según el balance es de: 105 lt/min.

A partir de aquí se empieza a considerar el acondicionamiento de las variables para un caudal de 800 lt/min de Lejía Verde.Se va tener en cuenta los mismos valores de concentración de NaOH y Na2CO3 expresados en (gr/lt) por lo que el valor necesario de cal calculado es el siguiente:

Segunda Reacción (Kg/min)Reaccionante Na2CO3 98.4

Cantidad Usada de Reactivos (Kg/min)Ca(OH)2 69

Cantidad Producida (Kg/min)


CaCO3 93Na(OH) 74CaCO3 total 99.9

Primera Reacción (Kg/min)Reaccionante Ca(OH)2 69

Cantidad Usada de Reactivos (Kg/min)CaO 52H2O 17

Lo que uno debe notar es que la actual producción de cal del horno es de 23 kg/min por lo que dosificación actual debe ser modificada a



Horno 0.29

Comprada 0.71 CaO Horno (kg/min) 15.1 Alimentación cal Ledesma 22.3CaO Comprada (kg/min) 36.9 Alimentación cal comprada 41.8Total (kg/min) 52 CaO al Apagador 64

Esto quiere decir que la cantidad de bolsones a alimentar es 50 bolsones por día considerando que cada bolsón es de 1.2 Tn. Considerando la actual dosificación:



Horno 0.45

Comprada 0.55 CaO Horno (kg/min) 28.6 Alimentación cal Ledesma 34.5CaO Comprada (kg/min) 23.4 Alimentación cal comprada 32.3Total (kg/min) 52 CaO al Apagador 66.9

Se estima la cantidad de insolubles formados:

Flujo Másico kg/minCaCO3 de la cal Ledesma 5.78CaCO3 de la cal comprada 1.26Crudos Ledesma 5.4Insolubles (piedras) 2.5Total insolubles (piedras) 7.8Total CaCO3 + insolubles 14.9


En este caso habría que ver la capacidad del horno y ver que la reacción tendrá un rendimiento diferente.

Con respecto a estos nuevos flujos másico de cal del horno y comprada lo que se hizo fue ver la capacidad de las cintas transportadoras y tornillos.

En el caso de la Cinta Transportadora de Cal Make-up, se ve que manteniendo la dosificación actual no tendría problema en trabajar con este régimen.

Capacidad 37,7 kg/minRequerimiento 32.3 kg/min

Distinto es el caso de la Cinta Transportadora de Cal del Horno en donde a priori la capacidad de acuerdo a las variables registradas es superada por el flujo másico demandado.

Capacidad 28.4 kg/minRequerimiento 34.5 kg/min

En el caso de los Tornillos sin Fin, cumpliría sin problemas los nuevos flujos másicos requeridos de acuerdo a su capacidad calculada.

Capacidad 48,8 kg/min

Los Tiempos de Residencia calculados:

T1 Caustificador N° 1 10 minT2 Caustificador N° 2 10 minT3 Caustificador N° 3 10 minT4 Caustificador N° 4 82 min

T5 Apagador N° 3 32 minTotal de Tiempo 2.4 hr

Se estima el Tiempo de Residencia ante el nuevo caudal del Clarificador de Lejía Blanca:

Tiempo de Residencia (hr) 27,7

Posteriormente se detalla el balance de materia en el Clarificador de Lejía Blanca.Se obtendrán los flujos másicos de cada uno de los componentes para cada corriente.Es necesario partir desde el apagador para obtener la cantidad de agua participe de la reacción química.

Corrientes de entrada al Apagador CaO+ insolubles (kg/min) 66.9Caudal de L.V.C (lt/min) 800Densidad L.V. (kg/lt) 1.15Q másico L.V.C (kg/min) 920Q másico total entrada (kg/min) 987Insolubles+ Crudos de Cal (kg/min) 14.9


Concentración en (gr/lt))Na2CO3 en L. V. 141Na(OH) en L. V. 18Na2S en L. V. 1.6

Q másico (kg/min)Na2CO3 112.9Na(OH) 14.4Na2S 1.28H2O 791.5

Con respecto a la corriente de salida, los datos estimados fueron:

Corrientes de salidaDensidad de Lechada (kg/lt) 1.26Q másico corriente saliente (kg/min) 985

Concentración (gr/lt)Na2CO3 18Na(OH) 109

Q másico (kg/min)Na2CO3 14.4Na(OH) 87.2 H2O 775 CaCO3 (barro)estiq.+ Cal 99.9 Crudo (piedra) 7.8

La corriente real que entra al Clarificador Lejía Blanca, es la corriente que ha eliminado casi en su totalidad los crudos.

Q másico corriente entrante al Clarificador (kg/min) 978 Se mantiene la base que la Lejía Blanca Débil entrara por la parte superior central para que se pueda cumplir con las especificaciones técnicas.

Caudal L. B. D. (lt/min) 210Densidad de L. B. D. (kg/lt) 1.01Q másico L. B. D. (kg/min) 212.1


Q másico (kg/min) Na2CO3 0.336Na(OH) 3.15H2O 208.6


Fijado los flujos másicos de las corrientes entrantes se comienza a realizar el balance según especificaciones de salida.

Barros de Clarificador de Lejía Blanca%p/p sólidos 30Q másico barros (kg/min) 332.9Densidad Barros Clarificador (kg/lt) 1.26


Q másico (kg/min)CaCO3 99.9Lejía Blanca 233Na2CO3 19.5Na(OH) 211.4H2O 132.5

La otra corriente que se pude ver que se obtiene es de Lejía Blanca Concentrada, la cual requiere de una ciertas especificaciones.


Q másico (kg/min)Na2CO3 12.6Na(OH) 70.9H2O 772

Q másico L. B. C. (kg/min) 855densidad de L. B. C. (kg/lt) 1.1Caudal Salida (lt/min) 778

El valor calculado nos dará la Producción de soda. El número calculado es de 103 Tn/día.

Teniendo estos números se comienza a trabajar con respecto a los Lavadores. Se tiene en cuenta que el barro saliente del clarificador de Lejía blanca es bombeado por una bomba ODS al Sump-tank N° 3 donde se junta con el rebalse del 2° Lavador.

Como se encuentran fijadas las concentraciones determinadas de NaOH, y Na2CO3 en el rebalse del 2° Lavador y para poder cumplir con las especificaciones de Lejía Blanca Débil, el caudal es:

Rebalse del 2° LavadorCaudal de Rebalse (lt/min) 1150Densidad de Rebalse (kg/lt) 1.02Q másico de Rebalse (kg/min) 1173


Concentración (gr/lt) Na2CO3 en Rebalse 1Concentración Na(OH) en Rebalse 3

Q másico (kg/min) NaOH 3.5 Na2CO3 1.2H2O 1168

Por lo que la corriente de entrada al 1° Lavador resultante:

Corriente de entrada al 1° LavadorQ másico de Lechada N° 2 (kg/min) 1505.9Densidad de Lechada N° 2 (kg/lt) 1.2Caudal de la Lechada N° 2 (lt/min) 1254.92

Q másico (kg/min)CaCO3 99.9Na2CO3 3.3NaOH 22.9H2O 1379.8

Las corrientes de salida son: la Lejía Blanca Débil y el barro formado, cuyos valores según la nueva producción:


Q másico (kg/min)CaCO3 99.9L. B. D. 233

Concentración (gr/lt) Na2CO3 en L. B. D. 2.3 Na(OH) en L. B. D. 17


Con respecto a Lejía Blanca Débil, su composición y caudal determinados son:

Lejía Blanca DébilQ másico L. B. D (kg/min) 1171


Caudal L. B. D (lt/min) 1160

Concentración(gr/lt)Na2CO3 2.4Na(OH) 17


La corriente de barro que sale del 1° Lavador es llevado por una bomba diafragma al Sump-tank N° 2, en donde también se le adiciona condensado proveniente de los evaporadores, a partir de un conducto de 4” de diámetro nominal. Se supone el valor teniendo en cuenta la velocidad nominal del fluido.

Densidad del condensado (kg/lt) 0,976Q másico H2O (kg/min) 798

Se observa que al 2° Lavador llega una corriente de agua por de un conducto de 2 pulgadas por lo que se adopto el máximo caudal para la velocidad optima.


Bajo estas condiciones la corriente entrante al 2° Lavador a partir del Sump-Tank N° 2.

Q másico de Lechada N° 3 (kg/min) 1403.3Densidad de Lechada N° 3 (kg/lt) 1.2Caudal de Lechada N°3 (lt/min) 1163.4

Cuyas corrientes salientes son, sus respectivo rebalse que su descarga en el Sump- Tank N° 3 y el barro, las característica de los mismo se detallan a continuación:

Barros del 2° Lavador%p/p 30Densidad de L. B. D. (kg/lt) 1.01Caudal L. B. D del Barro (lt/min) 231Densidad del Barro 2° Lavador (kg/lt) 1.3Q másico de Barro 2° Lavador (kg/min) 3232.9Caudal de Barro 2° Lavador (lt/min) 256

Q másico (kg/min)CaCO3 99.9L.D. 233


Q másico (kg/min)NaOH 0.7


Na2CO3 0.2H2O 232

Para esta cantidad de barro generado, lo que se quiere es estimar si las actuales bombas ODS podrán evacuar dicho caudal. Las Pulsaciones necesarias serían 16 por minuto a una capacidad de Bomba de 17 lt, posterior a este trabajo queda definir los distintos tiempos de operación y parada de las bombas diafragma.

Para poder concluir este trabajo es necesario estimar si tanto los conductos como las bombas serán capaces de soportar este nuevo requerimiento. De acuerdo a bibliografía la velocidad del fluido que no ocasiona problemas de instalación es de 2.1 m/s.

Fluido Q (m3/hr) Desde Hasta ǿ Nom ǿ Int Área Trans. v (m/s)LV 48 Tk Lejía Verde Apagador N° 3 4 4.026 12.72 1.62LCH 46.56 Sump-tank N° 1 Caustificador L Blanca 4 4.026 12.72 1.58LBC 46.68 Sump-tank N° 3 Tk Licor Blanco Conc. 4 4.026 12.72 1.58BR 70.14 Sump-tank N° 4 1° Lavador "A" 6 6.065 28.87 1.05BR 70.14 Sump-tank N° 4 1° Lavador "B" 6 6.065 28.87 1.05BR 70.14 Sump-tank N° 2 2° Lavador de Barros 4 4.026 12.72 2.37BR 15.36 1° Lavador "A" Bomba PN-04 3 3.068 7.38 0.90BR 15.36 Bomba PN-04 Sump-tank N° 2 4 4.026 12.72 0.52BR 15.84 Tk Licor Blanco Conc. Bomba PN-03 6 6.065 28.87 0.24BR 15.84 Bomba PN-03 Sump-tank N° 4 6 6.065 28.87 0.24BR 15.36 2° Lavador de Barros Bomba PN-06 4 4.026 12.72 0.52BR 15.36 Bomba PN-06 Tk de Barros 4 4.026 12.72 0.52LBC 36 Tk Licor Blanco Conc. Digestión 3 3.068 7.38 2.1LBD 36 Tk Licor Blanco Débil Caldera 3 4.026 7.38 2.1

Como uno nota en el cuadro, existe una línea que no cumple con el requisito de diseño: Sump-tank N° 2- 2° Lavador de Barros.

Inmediatamente a esto se procede a estudiar si las bombas instaladas en el sector funcionarán adecuadamente ante la nueva condición de trabajo. Teniendo la información de las curvas características de cada bomba, y conocido el caudal de trabajo se establecerá un criterio:

“La Bomba será apta cuando el caudal no supere el 15% del caudal óptimo ya que no cumpliría a priori con la presión de descarga necesaria”

Bomba Desde Hasta Q dis.(m3/hr) 1.15*Q dis (m3/hr) Q max (m3/hr) DecisiónP-05 Tk Lejía Verde Apagador N° 3 44 51.92 69 AptaP-06 Sump-tank N° 1 Caustificador L Blanca 46.2 54.516 62 AptaP-07 Sump-tank N° 3 Tk Licor Blanco Conc. 33 38.94 65 RediseñoP-08 Sump-tank N° 4 1° Lavador "A" 48 56.64 65 RediseñoP-08 Sump-tank N° 4 1° Lavador "B" 48 56.64 65 RediseñoP-03 Sump-tank N° 2 2° Lavador de Barros 47 55.46 65 RediseñoP-13 Tk Licor Blanco Conc. Digestión 33.5 39.53 45 VerificarP-12 Tk Licor Blanco Débil Caldera 33 39.176 50 VerificarP-01 Tk Licor Verde Crudo Clarificador Lejía Verde 45 53.1 62 AptaP-11 Tk de Barros Efluentes 9.5 11.21 12 Apta


Cuellos de Botella del Sector:

Dimensiones de los Sump-tanks. Carga de Silo Cal Horno. Cinta transportadora de Cal Horno. Diámetro de línea: Sump-tank N° 2 - 2° Lavador de Barros. Bombas P-07, P-08, P-03. Capacidad de las ODS Tiempo de residencia del circuito Apagador-Caustificadores

Conclusiones:

Al haber ya identificado, los problemas que tendrá el sector ante el incremento en el consumo de Lejía Verde, se marca que el consumo de Cal de Horno aumenta alrededor de un 50%, lo que lleva a pensar en realizar algún estudio para aumentar la capacidad del horno.

En el caso de las Cinta Transportadora de Cal de Horno, se debe aumentar la velocidad de la cinta, siempre y cuando los requerimientos mecánicos y técnicos los permitan.

Con respecto a las bombas que no cumplen con el criterio propuesto, se observa que también su caudal máximo es superado, por lo que correspondería un reemplazo.

Las Bombas ODS instaladas presentan un capacidad que es insuficiente ante las nuevas condiciones, requiriendo alrededor de 16 pulsaciones por minuto, queda para un trabajo posterior si se puede modificar las por pulsaciones por minuto de la bomba.Se menciona.

Se resalta que la línea que comunica Tk Licor Blanco Débil-Caldera, como también la línea de Tk Licor Blanco Concentrado - Digestión al no conocer cuales serán lo requerimientos de caudal, se supuso trabajar con la velocidad óptima del fluido, dando una idea del caudal que podrá manejar la línea. En la última tabla se muestra los valores máximos de caudal de dichas bombas. En el caso de que los requerimientos de los sectores sean mayores se deberán reacondicionar las líneas.

Nota :El balance calculado con respecto a la régimen actual de trabajo se asemeja mucho a los valores obtenidos en la producción del sector, a manera de ejemplificarlo en el caso de la Lejía Blanca Concentrada tiene una diferencia de alrededor de un 5%.Se hace mención que esto se logro con el aporte del Personal del Área, quienes brindaron su experiencia y disposición de tiempo para mi capacitación durante toda la practica de fabrica.

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