analisis del desempeño de los electrolizadores de la planta cloro soda

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA CENTRO DE ESTUDIOS EN CIENCIAS DE LA ENERGÍA PROGRAMA DE FORMACIÓN DE GRADO EN GAS SEDE ZULIA ANALISIS DEL DESEMPEÑO DE LOS ELECTROLIZADORES DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE CLORO DE LA PLANTA CLORO SODA DEL COMPLEJO PETROQUIMICO ANA MARIA CAMPOS Trabajo Especial de Grado presentado ante la Universidad Bolivariana de Venezuela para optar al título de: INGENIERO EN REFINACION Y PETROQUIMICA Realizado por: Palencia David Albornoz Dianibeth Tutor Académico: Ing. Yulaima Bonias Tutor Industrial: Ing. Zenda García Maracaibo, Mayo 2015

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El propósito de ésta investigación fue analizar del desempeño de los electrolizadores MGC-30 del proceso de producción de Cloro de la Planta Cloro Soda del Complejo Petroquímico Ana María Campos. La sala de celdas de la planta Cloro Soda está conformada por dos circuitos independientes con 36 electrolizadores MGC-30 cada uno, los cuales operan según diseño a una intensidad de corriente de 180 kA y 136 V y en la actualidad planta se encuentra operando por debajo del diseño a una corriente de 130KA. La investigación es de tipo descriptiva, analítica, considerando que el diseño es documental, de campo y experimental. La población es el área de celdas electrolíticas donde se tomó como muestra los electrolizadores MGC-30. Para la recolección de los datos se realizó a través de la observación directa y la revisión bibliográfica y documental. Estos datos por medio de un procedimiento de cálculos, permitieron en conclusión, alcanzar el objetivo propuesto, obteniendo resultados en la cual, la mayoría de las membranas instaladas en ambos circuitos son del tipo Nafion N982TX y N2030TX. Así mismo se obtuvieron reportes de eficiencia de corriente promedio calculada para el circuito I fue de 94% y para el circuito II de 97%, a su vez, la generación de clorato de sodio (NaClO3) se reportó en el circuito I en su mayoría por encima del rango máximo permisible (2,0 g/L) y en el circuito II por debajo de 2,0 g/L. En las recomendaciones se tiene cumplir con los reemplazos de los 17 electrolizadores con más de 4 años en servicio, asimismo cumplir los ensamblados nuevos por año (24 ensamblados nuevos) para evitar tener ensamblados con más de 5 años en servicio en los circuitos, así como también proveer de materiales (estocásticos, membranas y electrodos) para el armado de nuevos electrolizadores.

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Page 1: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA

UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA

CENTRO DE ESTUDIOS EN CIENCIAS DE LA ENERGÍA

PROGRAMA DE FORMACIÓN DE GRADO EN GAS

SEDE ZULIA

ANALISIS DEL DESEMPEÑO DE LOS ELECTROLIZADORES DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE CLORO DE LA PLANTA CLORO SODA DEL COMPLEJO PETROQUIMICO ANA MARIA

CAMPOS

Trabajo Especial de Grado presentado ante la

Universidad Bolivariana de Venezuela para optar al título de:

INGENIERO EN REFINACION Y PETROQUIMICA

Realizado por:

Palencia David

Albornoz Dianibeth

Tutor Académico: Ing. Yulaima Bonias Tutor Industrial: Ing. Zenda García

Maracaibo, Mayo 2015

Page 2: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

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ANALISIS DEL DESEMPEÑO DE LOS ELECTROLIZADORES DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE CLORO DE LA PLANTA CLORO SODA DEL COMPLEJO PETROQUIMICO ANA MARIA

CAMPOS

____________________________ ____________________________ Autor (es) Autor (es) Palencia David Albornoz Dianibeth Cédula de Identidad V- 15.525.538 Cédula de Identidad V- 18.064.989

TSU en Petroquímica TSU en Petroquímica Correo: adrianzapalencia @gmail.com Correo: [email protected] Teléfono: 0426-4694343 Teléfono: 0416-9631299

________________________ ________________________ Tutor Académico Tutor Industrial Ing. Yulaima Bonias Ing. Zenda García C.I. V-11.069.894 C.I. V- 15.531.334

Page 3: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

3

APROBACIÓN

Este jurado aprueba el Trabajo Especial de Grado titulado ANALISIS DEL

DESEMPEÑO DE LOS ELECTROLIZADORES DEL PROCESO DE

PRODUCCIÓN DE CLORO DE LA PLANTA CLORO SODA DEL COMPLEJO

PETROQUIMICO ANA MARIA CAMPOS, que Palencia David, Albornoz

Dianibeth portador (es) de la cédula de identidad V-15.525.538, V-18.064.989,

presentan ante el Programa de Formación de Grado en Refinación y Petroquímica

de la Universidad Bolivariana de Venezuela en cumplimiento con las Normas

Transitorias para la presentación y evaluación del mismo, como requisito para

optar al Título de:

INGENIERO EN REFINACION Y PETROQUIMICA

________________________ Jurado Calificador

Ing. Yulaima Bonias V- 11.069.894

Tutor Académico

______________________ __________________ Jurado Calificador Jurado Calificador

Ing. Adalana Rosales Ing. XXXXXXXXXXX V- XXXXXXXX V- XXXXXXXXXX

____________________________________________________ Coordinador Regional de los PFG en Hidrocarburos

Ing. Jorge Moronta V-12.257.473

Maracaibo, Mayo 2015.

Page 4: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

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Palencia David, Albornoz Dianibeth. ANALISIS DEL DESEMPEÑO DE LOS ELECTROLIZADORES DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE CLORO DE LA PLANTA CLORO SODA DEL COMPLEJO PETROQUIMICO ANA MARIA CAMPOS. (2015).Trabajo Especial de Grado. Universidad Bolivariana de Venezuela, Programa de Formación de Grado en Refinación y Petroquímica. Maracaibo, Venezuela. 97 páginas. Tutor Académico Ing. Yulaima Bonias; Tutor Industrial Ing. Zenda García.

RESUMEN

El propósito de ésta investigación fue analizar del desempeño de los electrolizadores MGC-30 del proceso de producción de Cloro de la Planta Cloro Soda del Complejo Petroquímico Ana María Campos. La sala de celdas de la planta Cloro Soda está conformada por dos circuitos independientes con 36 electrolizadores MGC-30 cada uno, los cuales operan según diseño a una intensidad de corriente de 180 kA y 136 V y en la actualidad planta se encuentra operando por debajo del diseño a una corriente de 130KA. La investigación es de tipo descriptiva, analítica, considerando que el diseño es documental, de campo y experimental. La población es el área de celdas electrolíticas donde se tomó como muestra los electrolizadores MGC-30. Para la recolección de los datos se realizó a través de la observación directa y la revisión bibliográfica y documental. Estos datos por medio de un procedimiento de cálculos, permitieron en conclusión, alcanzar el objetivo propuesto, obteniendo resultados en la cual, la mayoría de las membranas instaladas en ambos circuitos son del tipo Nafion N982TX y N2030TX. Así mismo se obtuvieron reportes de eficiencia de corriente promedio calculada para el circuito I fue de 94% y para el circuito II de 97%, a su vez, la generación de clorato de sodio (NaClO3) se reportó en el circuito I en su mayoría por encima del rango máximo permisible (2,0 g/L) y en el circuito II por debajo de 2,0 g/L. En las recomendaciones se tiene cumplir con los reemplazos de los 17 electrolizadores con más de 4 años en servicio, asimismo cumplir los ensamblados nuevos por año (24 ensamblados nuevos) para evitar tener ensamblados con más de 5 años en servicio en los circuitos, así como también proveer de materiales (estocásticos, membranas y electrodos) para el armado de nuevos electrolizadores. Palabras clave: Área de Celdas, Electrolizadores, Membranas, Eficiencia de corriente, Producción de Cloro.

Correo electrónico: [email protected], [email protected]

Page 5: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

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David Palencia, Albornoz Dianibeth. PERFORMANCE ANALYSIS electrolyzers PRODUCTION PROCESS CHLORINE CHLORINE SODA PLANT OF PETROCHEMICAL COMPLEX ANA MARIA CAMPOS. (2015) Grade Special .work. Bolivarian University of Venezuela, Undergraduate Training Programme in Refining and Petrochemicals. Maracaibo, Venezuela. 97 pages. Yulaima Bonias Academic Tutor Ing.; Industrial Tutor Ing. Zenda Garcia.

ASBTRACT The purpose of this study was to evaluate the performance of the MGC-30 electrolyzers for improving the production process Chlorine Chlor-Alkali Plant of the Ana Maria Campos Petrochemical Complex. The living cells in the Chlor-Alkali plant consists of two independent circuits with 36 electrolysers MGC-30 each, which operate as designed at a current of 180 kA and 136 V and currently plant is operating below Design a current 130KA. The research is descriptive, analytical and experimental, considering that design is documentary and field. The population is the area of electrolytic cells was sampled where the MGC-30 electrolyzers. For data collection was carried out through direct observation and literature and document review. These data through a calculation procedure, allowed in conclusion, achieve the objective, obtaining results in which most of the membranes installed in both circuits are of the type Nafion N982TX and N2030TX. Also reports efficiency average current calculated for the circuit are obtained I was 94% and for the circuit II of 97%, in turn, the generation of sodium chlorate (NaClO 3) was reported in circuit I mostly above the maximum allowable range (2.0 g / L) and circuit II below 2.0 g / L. The recommendations must meet the replacement of the 17 electrolysers with more than 4 years in service, also meet the new assemblies per year (24 assembled new) to avoid having assembled with more than 5 years of service in the circuit, and also provide materials (stochastic, membranes and electrodes) for the assembly of new electrolysers. Keywords: cell range, Electrolysers, membranes, Power Efficiency, chlorine production. Email: [email protected], [email protected]

Page 6: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

6

DEDICATORIA

Antes todo le damos gracias a DIOS por permitirme la culminación de este trabajo especial de grado, por haberme dado la sabiduría y fortaleza cada día para su realización. A mi esposa que siempre fue motivación de esta meta y ejemplo para este logro. A mis padres que construyeron con esta lucha. A mi suegra que con sus apoyos y consejos me motivaba a seguir adelante. A mis hijas, DIOS permita que la realización de esta meta les sirva de ejemplo en un mañana. A mis compañeros de estudios que con muchos sacrificios y tropiezos en el camino logramos alcanzar el objetivo. Y en especial a mi comandante “HUGO RAFAEL CHAVEZ FRIAS” que gracias a él tuve la oportunidad de lograr mi meta de ser un ingeniero de la REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.

DAVID PALENCIA

Page 7: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

7

DEDICATORIA

A nuestro DIOS y padre celestial por haberme bendecido dándome todas las

fuerzas y oportunidades que he recibido en mi vida.

A mi hermosa madre que con su apoyo incondicional.

A mi cuñado por siempre apoyarme en las buenas y malas.

A nuestro presidente eterno “HUGO CHAVEZ’’ ya que sin su apoyo jamás se

hiera hecho posible este logro.

DIANIBETH ALBORNOZ

Page 8: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

8

AGRADECIMIENTO

Le agradecemos a DIOS el creador de los cielos y la tierra por habernos

escuchado en todo momento para la realización de este Trabajo Especial de

Grado.

A la empresa PEQUIVEN en especial al equipo de la planta cloro soda por

brindarme la oportunidad de realizar nuestra Trabajo Especial de Grado.

A nuestro tutor Industrial, Ing. Zenda García por habernos apoyados

incondicionalmente.

A nuestro tutor Académico, Ing. Yulaima Bonias por creer en nosotros y ser

nuestro mayor apoyo.

A nuestra amiga Ing. Gleidy Bravo por brindarnos su apoyo en los

momentos que la necesitamos.

A nuestra Universidad por abrirnos las puertas de su casa y darnos la

oportunidad de realizar nuestro estudios de educación superior en tan prestigiosa

escuela.

Page 9: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

9

ÍNDICE GENERAL

Página

RESUMEN..................................................................................................... 4

ABSTRACT................................................................................................... 5

DEDICATORIA.............................................................................................. 7

AGRADECIMIENTOS................................................................................... 8

INDICE GENERAL........................................................................................ 9

INDICE DE TABLAS..................................................................................... 12

INDICE DE FIGURAS.................................................................................... 13

INTRODUCCIÓN……………………………………………………….......……. 14

1. CAPÍTULO I. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN…………………....…… 17

1.1 Identificación y Descripción de la Situación Problema…………………… 17

1.2 Objetivos de la Investigación……………………………………………….. 21

1.2.1 General…………………………………………………………………... 21

1.2.2 Específicos………………………………………………………………. 22

1.3 Justificación de la Investigación……………………………………………. 22

1.4 Proyección de la Investigación………………..……………………………. 25

1.5 Delimitación de la Investigación………………………………………......... 26

2. CAPÍTULO II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA……………………..…...... 27

2.1 Antecedentes de la Investigación…………………………………………... 27

2.2 Referentes Teóricos………………………………………………….……… 31

2.2.1 Cloro…………………………………………………………………. 31

2.2.2 Hidróxido de Sodio………………………………………………….. 32

2.2.3 Hidrogeno……………………………………………………………. 32

2.2.4 Descripción del Proceso de Planta Cloro Soda…………………. 33

2.2.4.1 Área de Salmuera……………………………………..… 35

2.2.4.2 Área de Electrolizadores…..……………………………... 35

Page 10: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

10

2.2.4.3 Características de la Membrana.……………………... 38

2.2.4.4 Condiciones de Operación de los

electrolizadores…………………………………………. 39

a.- Temperatura de la celda………………………………… 40

b.- Concentración de la Soda Caustica producto………… 40

c.- PH del anolito…………………………………………….. 41

d.- Calidad de la salmuera de alimentación………………. 42

e.- Concentración de cloruro de sodio en el anolito……... 44

f.- Diferencia de presión entre los colectores de

cloro/hidrogeno fuera de especificación………… …… 45

g.- Densidad de corriente…………………………………… 46

2.2.4.5 MGC-30 Electrolizadores – Fabricante Oxitech

Systems…………………………………………………… 47

2.2.4.6 Interruptor puentes Jumper Swicht…………………….. 49

2.3 Definición de Términos Básicos…………………………….……........... 51

2.4 Definición de Variables………………………………………….………… 56

2.5 Sistematización de las Variables………………………………….……... 57

3. CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO………………………………... 58

3.1 Referentes Metodológicos…………………………………………………... 58

3.1.1 Diseño de la Investigación………………….……….………………… 58

3.1.2 Tipo de Investigación……………….…….………….……………….. 58

3.1.3 Nivel y Modalidad de Investigación…………………………………. 60

3.1.4 Población y Muestra/ Área de Investigación……………………….. 61

3.1.5 Técnica e Instrumentos para la Recolección de Datos……………. 63

3.2 Operacionalización de las Variables de la investigación………………… 65

3.3 Procedimientos……………………………………………………….………. 68

3.4 Cronograma de Actividades………………………………………………… 69

Page 11: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

11

4. CAPÍTULO IV. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 70

4.1 Diagnosticar la situación actual del sistema de los electrolizadores

del área de celdas de la Planta Cloro Soda…………………………. 70

4.2 Analizar los tipos de membranas que utilizan los electrolizadores

del área de celdas de la Planta Cloro Soda.…................................. 73

4.3 Medir la eficiencia de corriente en los electrolizadores del área de

celda de la Planta Cloro Soda.…………..……………………………. 75

4.4 Estimar la frecuencia de falla de los electrolizadores del área de

celdas de la Planta Cloro Soda………………………………………... 81

CONCLUSIÓNES.......................................................................................... 91

RECOMENDACIONES.................................................................................. 93

REFERENTES BIBLIOGRÁFICOS............................................................... 95

ANEXOS........................................................................................................ 98

Page 12: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

12

INDICE DE TABLAS

Tabla Pagina

1 Propiedades de los productos de la electrolisis de la

salmuera………………………………………………………………….. 31

2 Sistematización de las variables………………..……………………… 78

3 Operacionalizacion de las variables…………………………………… 67

4 Distribución de los ensamblados, tipos de membranas y tiempo de

servicio de los electrolizadores del circuito I………………………….. 73

5 Distribución de los ensamblados, tipos de membranas y tiempo de

servicio de los electrolizadores del circuito II……………………….. 74

6 Datos promedio por tipo de membrana para los electrolizadores

del circuito I………………………………………………………………. 78

7 Datos promedio por tipo de membrana para los electrolizadores

del circuito II……………………………………………………………… 79

8 Duración de ensamblados reparados reiteradamente en el periodo

enero- marzo del 2015………………………………………………….. 83

9 Contenido de Soda Caustica en el anolito de los ensamblados

reparados reiteradamente en el periodo enero- marzo del

2015………………………………………………………………………. 85

Page 13: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

13

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura Página

1. Ubicación geográfica de la Planta Cloro Soda……………………………..….. 26

2. Diagrama de Proceso de la Planta Cloro Soda………………………………... 34

3. Diagrama general del área de electrolizadores………………………………... 36

4. Esquema interno de un electrolizador………………………………………….. 37

5. Reacciones producidas en el proceso electrolítico………………………………………………….………………………

38

6. Electrolizador MGC-30: Oxitech. Systems……………………………………... 48

7. Jumper Swicht…………………………………………………………………….. 50

8. Distribución de membranas circuito I…………………………………………… 71

9. Distribución de membranas circuito II………………………………………….. 71

10. Eficiencia de corriente de los electrolizadores del circuito I.……...………….. 76

11. Eficiencia de corriente de los electrolizadores del circuito II……...………….. 77

12. Relacion entre el tiempo de sevicio y la eficiencia de corriente según el tipo

de membrana para el circuito I…………………………………………………... 80

13. Relacion entre el tiempo de sevicio y la eficiencia de corriente según el tipo

de membrana para el circuito II……...………………………………………….. 80

14. Distribución de la frecuencia de falla de las membranas enero- marzo

2015………………………………………………………………………………… 81

15 Frecuencia de falla de los electrolizadores en enero-marzo

2015…………………………………………………………………………………

82

16 Comportamiento de la presión en el colector del circuito II durante el

periodo enero – marzo 2015……………………………………………………..

85

17 Comportamiento de la presión en el colector del circuito I durante el

periodo enero – marzo 2015……………………………………………………..

86

18 Variación de carga en el circuito I……………………………………………….. 87

19 Variación de carga en el circuito II……………………………………............... 88

Page 14: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

14

INTRODUCCIÓN

El presente estudio se desarrolla en la planta de Cloro Soda del Complejo

Petroquímico Ana María Campos, Pequiven, ubicada en la costa nor-oriental del

Lago de Maracaibo, Estado Zulia, cuyos principales productos son: cloro (Cl2),

soda cáustica (NaOH) e Hidrógeno (H2). El cloro es empleado como purificador y

desinfectante del agua; ya sea en piscinas, embalses o plantas de tratamiento. La

soda se utiliza principalmente en la industria de los insecticidas, detergentes,

solventes para limpieza de tuberías, pulpa de papel, removedores de pintura y en

la refinación del petróleo. El hidrógeno por su parte, se utiliza en la producción de

ácido clorhídrico dentro de la misma planta. Es importante mencionar que la

planta Cloro Soda es la única existente a nivel nacional, por lo que de aquí se

deriva su importancia estratégica.

Esta planta cuenta con un área compuesta por dos circuitos de

electrolizadores de operación independiente. Cada circuito está conformado por

treinta y seis (36) electrolizadores para un total de setenta y dos (72), El circuito I

consiste de los Electrolizadores E2-EL201 a E2-EL236, el Circuito II de los

Electrolizadores E2-EL237 a E2-EL272, dentro de cada circuito, hay dos filas de

18 Electrolizadores que se conectan a los procesos en paralelo.

Así mismo, los electrolizadores son un equipo formado por un conjunto de

celdas electrolíticas en una unidad de producción simple, las cuales a su vez están

constituidas por un Ánodo, un Cátodo y una membrana especial, la cual separa la

cámara de Ánodo de la cámara del Cátodo, ya que a través de ella se da la

separación de la molécula de cloruro de sodio Na: Cl), y con esto producir cloro,

hidrógeno y soda cáustica. Cada circuito tiene un rango de corriente eléctrica de

operación de 90 a 180 KA, con un rango de Voltaje de D.C. correspondiente de

alrededor 115-136 V.

Page 15: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

15

Actualmente el área de celdas consta en su mayoría con electrolizadores con

más de 4 años en servicio, asimismo, produce una posible disminución en el

desempeño de los electrolizadores el cual afecta la producción de cloro de planta

debido a estar limitada por no subir carga mayor a 130KA.

La finalidad de esta investigación es evaluar el desempeño de los

electrolizadores, para garantizar la producción óptima del cloro, por medio del

mantenimiento efectivo y eficaz de sus elementos principales (cátodo, ánodo y

membrana), y al mismo tiempo determinando que tipo de membrada utilizada

actualmente es más resistente al proceso, y cual de ellas permite garantizar la

mayor confiabilidad, rentabilidad y operatividad de todo el sistema de

electrolizadores.

En el marco teórico metodológico esta investigación se realizo por medio de la

revisión de historiales de mantenimientos realizados a los electrolizadores,

aplicando la observación directa y la revisión bibliográfica y documental, ya que se

pudo interactuar con el contexto real del área de celdas electrolíticas, por lo que

durante la investigación de campo no hubo obstáculos ya que el investigador

manipula directamente la variable de estudio.

Para lograr esta investigación se desarrollaron los siguientes capítulos:

capítulo I, que se refiere al planteamiento del problema, formulación del problema,

objetivos de la investigación, justificación de la investigación y delimitación de la

investigación.

Page 16: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

16

De igual modo, el capítulo II, se da a conocer los antecedentes de la

investigación, bases teóricas y definición de términos básicos, también como el

capítulo III, se establecen los criterios metodológico, formado por nivel de la

investigación, diseño de investigación, población y muestra, técnica e instrumentos

de recolección de datos y por último, el capítulo IV, en la que se analiza los

resultados de la investigación.

Page 17: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

17

CAPITULO I

1. Problema de Investigación

1.1 Identificación y Descripción de la Situación Problema

La química del cloro es uno de los pilares del desarrollo económico e industrial

del siglo XXI. El desarrollo de la producción de cloro en un país está directamente

relacionado con la demanda de sus productos derivados y en base al uso como

materia prima para la obtención de dichos productos. El cloro y la soda cáustica se

encuentra entre los diez químicos más producidos en el ámbito mundial, estos

compuestos son empleados en la fabricación de una gran variedad de productos

en todo el mundo, entre estos se incluyen: detergentes, desodorantes, herbicidas,

farmacéuticos, pesticidas, refrigerantes, papel, plástico, productos para el

tratamiento de aguas residuales y para consumo humano y muchos otros.

En Venezuela, en el Occidente del país se encuentra actualmente la Planta

Cloro Soda, ubicado en el Complejo Petroquímico Ana María Campos en el

Estado Zulia, esta Planta posee un alto valor estratégico nacional por cuanto es la

única en el país que produce Cloro, necesario para las Plantas hidrológicas que

potabilizan el agua de consumo humano, así como interviene, directamente o

como intermediario, en más del 50% de la producción química industrial y es parte

integrante de la vida misma de la industria (mecánica, telecomunicaciones,

transportes, informática, química, petroquímica, farmacia, cosmética, construcción,

tratamiento de aguas, metalurgia, confección, deportes, entre otros.), por tanto la

química del cloro crea bienestar y calidad de vida a toda la sociedad.

Page 18: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

18

Ahora bien para que todo este proceso pueda llevarse a cabo de manera

satisfactoria, la Planta Cloro Soda cuenta con un área de celdas compuesta por

dos circuitos de electrolizadores de operación independiente. Cada circuito está

conformado por treinta y seis (36) electrolizadores para un total de setenta y dos

(72). Estos electrolizadores MGC-30 (Membrane Gap Cell), que utiliza la

tecnología de membranas es un ensamblado de dos o más celdas electrolíticas

que está compuesto por 30 compartimientos anódicos, 30 membranas y 30

compartimientos catódicos en la cual ocurren las reacciones que permiten la

descomposición de la sal y la soda, en cloro e hidrógeno, los cuales operan según

diseño a una intensidad de corriente de 180 kA y 136 V.

- Dos electrodos; uno cargado positivamente (ánodo) y otro cargado

negativamente (cátodo).

- Dos sustancias electrolíticas, las cuales se hacen circular separadamente

por cada una de las cámaras. Por la cámara de ánodo circula la salmuera a 300

g/l y por la cámara del cátodo circula la soda cáustica al 31%.

- Una membrana polimérica que separa el ánodo del cátodo e impide el

contacto directo del cloro y la salmuera con el hidrógeno y la soda cáustica.

La membrana de cada una de las celdas pasa a ser el corazón del proceso,

ya que permite la adecuada separación de los productos, a la vez que se lleva a

cabo la electrólisis de la salmuera. De esta manera el cloro se dirige hacia el

sistema de procesamiento de cloro y el hidrógeno hacia el sistema de

procesamiento de hidrógeno a través de colectores independientes. El límite

permisible de densidad de corriente para la operación de los electrolizadores es de

1.5-4 kA/m2. El límite superior de la densidad de corriente está relacionado con la

capacidad de transporte de la membrana, sin embargo este no es el único factor

determinante.

Page 19: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

19

Las membranas operan exitosamente a densidades de corriente de 4

kA/m2; a densidades mayores la distribución de corriente se hace mas crítica, ya

que la distribución real de corriente para la membrana depende también de los

perfiles de concentración del electrolito y temperatura, fracción del gas en el

electrolizador, así como también de la corriente en los electrodos. Si la densidad

de corriente es excesiva, se puede originar ampollas en el área activa de la

membrana. A mayor carga de corriente la presión interna en la membrana es mas

alta, debido a un incremento en el transporte de la masa.

Si la densidad no está uniformemente distribuida, la densidad de corriente

local y la presión interna pueden exceder las fuerzas cohesivas del polímero,

formando micro-ampollas o vacíos, que posteriormente pueden conducir a

ampollas o huecos aun a densidades de corriente promedio de 3-4 kA/m2. Se

puede esperar que la eficiencia de la corriente disminuya mas rápidamente

cuando se opera a densidades de corriente más altas. El límite inferior para la

densidad de corriente se relaciona con la difusión del material, ya que éste juega

un papel relativamente muy grande. Por lo tanto la eficiencia de la corriente puede

declinar a densidades de corrientes inferiores al mínimo establecido y afectar

también la pureza de la soda cáustica por el incremento de cloruros y cloratos.

En consecuencia los cambios en la carga deben minimizarse a fin de

asegurar un óptimo rendimiento de la membrana, sin embargo cambios muy

frecuentes y demasiado rápidos pueden afectar a largo plazo el rendimiento y con

el tiempo comienzan a presentarse fugas de salmuera o de soda cáustica en las

celdas electrolíticas que obligan a bajar la producción de la planta para proceder al

reemplazo del electrolizador que presente la condición más crítica.

Page 20: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

20

Bajo este esquema de producción, las membranas se convierten en el

aspecto de mayor atención y cuidado a la hora de operar la planta de Cloro Soda;

donde la medida del deterioro de las membranas viene dada por incrementos en el

consumo de energía, lo cual significa aumentos en el voltaje y/o disminución de la

eficiencia de corriente o ambas, las cuales determinan en gran medida su tiempo

de vida útil.

No obstante el área de celdas consta en su mayoría con electrolizadores

con más de 4 años en servicio, asimismo, produce una posible disminución en el

desempeño de los electrolizadores el cual afecta la producción de cloro de planta

debido a estar limitada por no subir carga mayor a 130KA.

Sin embargo la Planta Cloro Soda cuenta con un importante taller de

renovación de celdas donde se reparan y hace el ensamblado a los

electrolizadores al momento de fallar dos de sus principales componentes internos

el ánodo y la membrana. La membrana es reemplazada en su totalidad pero el

ánodo es reparado ya que puede presentar perforaciones en las mallas debido al

extenuante proceso (temperatura, electricidad, reacción electroquímica entre

otros), Se hace necesario recalcar que las membranas aunque pueden ser

reemplazadas en su totalidad presentan un alto costo, y adicional a esto la

empresa solo cuenta con un proveedor para la adquisición de la misma.

Por otra parte, es importante señalar que dentro de la Industria Petroquímica

los procesos han ido mejorando cada vez más su tecnología, buscando la

optimización y la eficiencia, en donde la capacidad productiva debe maximizarse;

el mantenimiento debe ser función directa de la Confiabilidad de Operación de las

líneas de producción, buscando que los mismos operen no sólo con una elevada

confiabilidad sino también dentro de sus parámetros de diseño con el fin de

Page 21: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

21

disponer de procesos productivos óptimos. Esta situación planteada ha creado la

necesidad de realizar una investigación que permita mejorar el desempeño de los

electrolizadores que conforman la sala de celdas con respecto a la carga de

corriente requerida según la especificada por diseño, evaluando cada uno de los

componentes que integran el cuerpo del electrolizador y al mismo tiempo los

factores que influyen en el proceso de producción de cloro, de forma tal que se

podrá mejorar la confiabilidad e integridad del sistema de electrolizadores, y al

mismo tiempo se buscara la mejora en el aumento de la carga promedio de

corriente requerida por dicho sistema.

Los planteamientos anteriores y las realidades descritas, fueron las bases para

proponer la evaluación del desempeño de los electrolizadores para el

mejoramiento de la producción de cloro, permitiendo reflejar al lector la necesidad

e importancia de tener en Plantas de este tipo equipos de tan valiosa utilidad.

Formulación del problema

Con base a lo anteriormente expuesto, surge la siguiente interrogante:

¿Cuáles son los factores que intervienen en el desempeño de los electrolizadores

del área de celdas de la Planta Cloro Soda del Complejo Petroquímico Ana María

Campo?

1.2 Objetivos de la Investigación.

1.2.1 Objetivo General:

Analizar el desempeño de los electrolizadores del proceso de producción de

cloro de la Planta Cloro Soda del Complejo Petroquímico Ana María Campo.

Page 22: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

22

1.2.2 Objetivos Específicos

Diagnosticar la situación actual del sistema de electrolizadores que

conforman el área de celdas de la Planta Cloro Soda

Analizar los tipos de membranas que utilizan los electrolizadores del

área de celdas de la Planta Cloro Soda

Determinar la eficiencia de corriente de los electrolizadores del área

de celdas de la Planta Cloro Soda

Estimar la frecuencia de falla de los electrolizador del área de celdas

de la Planta Cloro Soda

1.3 Justificación de la investigación

Con la presente investigación, se pretende mejorar las condiciones actuales

del sistemas de electrolizadores en el área de celdas y electrolisis de la Planta

Cloro Soda, de modo que contenga todos los elementos necesarios que

garanticen la preservación, optimización y confiabilidad operacional de los equipos

críticos del sistema, manteniendo al mismo tiempo la producción que es de gran

importancia para el desarrollo productivo del país.

Bajo una visión teórica, la investigación pretende constituir medidas de

mejoras en el mantenimiento de los elementos principales (ánodos y membranas)

que conforman los electrolizadores, a través de la evaluación del desempeño de

los mismos, con el objeto de mejorar la confiablidad e integridad del equipo, y al

mismo tiempo, mantener de forma significativa la producción de cloro que se

requiere por diseño, proporcionando conceptos, principios y aspectos teóricos

relacionados con el tema en estudio, los cuales están conceptualizados para dar

respuesta a las interrogantes de la investigación en lo que respecta al desempeño

de los electrolizadores para el mejoramiento de los procesos de producción de

cloro y otros productos derivados de la salmuera o materia prima.

Page 23: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

23

Con relación al aspecto metodológico, este proyecto de investigación es un

trabajo de importancia en el área de Ingeniería de Refinación y Petroquímica en la

Universidad Bolivariana de Venezuela, ya que servirá de guía para otras

investigaciones que se puedan realizar en áreas similares o temas relacionados,

principalmente como se abordara el proceso de recolección y procesamiento de la

información, la cual servirá como fuente de consulta específicamente en aquellos

estudios realizados en el área de producción de cloro, particularmente en el

mantenimiento de electrolizadores utilizando como base de estudio la evaluación

y análisis de los elementos principales del electrolizador, (ánodos y membranas

electrolíticas).

Desde el punto de vista institucional, se desea que la investigación sirva como

referente de estudio a toda la población estudiantil de ingeniería en Refinación y

Petroquímica de la Universidad Bolivariana de Venezuela, para facilitar el

dominio de algunas materias relacionadas con el Programa.

En el ámbito económico y social, esta investigación se ubica en el lineamiento

estratégico del desarrollo del Plan de la Patria 2013- 2019, en su objetivo III la cual

dicta, convertir a Venezuela en un país Potencia en lo Social, lo Económico y lo

político dentro de la gran potencia naciente de América Latina y el Caribe, así

como en el 3.1.3.3 que incluye el Manteniendo y mejorando los niveles de

confiabilidad y mantenibilidad de la infraestructura existente, por lo tanto esta

investigación permite que las estrategias y mejoras estén encaminadas a

garantizar la disponibilidad y eficacia requerida de las unidades, equipos e

instalaciones, asegurando la duración de su vida útil y minimizando los costos de

mantenimiento, dentro del marco de la seguridad y el medio ambiente.

Page 24: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

24

Por otra parte el 3.1.7. Se enfoca en fortalecer y expandir la Industria

Petroquímica Nacional, con relación a este punto Pequiven tiene como objetivo

producir y comercializar con eficiencia y calidad productos químicos y

petroquímicos, en armonía con el ambiente y su entorno, garantizando la atención

prioritaria a la demanda nacional, con el fin de impulsar el desarrollo económico y

social de Venezuela, ya que como dicta el punto 3.2.1.2 se debe desarrollar la

producción primaria y construir los ejes estratégicos en la química petroquímica,

así como las cadenas asociadas de productos derivados, como es nuestro caso el

Cloro; como base de la industrialización en la generación de bienes de consumos

intermedios y finales.

A su vez, se alinea a la construcción e impulso del modelo económico

productivo eco-socialista, basado en una relación armónica entre el hombre la

naturaleza, que garantice el uso y el aprovechamiento racional, óptimo y

sostenible de los recursos naturales, respetando los procesos y ciclos de la

naturaleza, por lo tanto esta investigación se enfoca en mantener la producción de

cloro, mediante el mantenimiento eficaz y eficiente de los electrolizadores que

permiten la obtención de cloro e hidrogeno.

Así mismo, es importante señalar que reactividad del cloro es provechosa,

pues gracias a ésta propiedad lo usamos para combatir la acción de las bacterias

y para fabricar todo tipo de productos químicos: lejía, salfumán, plásticos,

medicamentos y plaguicidas, como ya se había explicado anteriormente. Pero

también por su elevada reactividad, el cloro debe manejarse con precaución,

transportándose en forma estrictamente controlada, cuidando con detalle las

instalaciones donde se obtiene y aquellas que sintetizan compuestos clorados,

para mantener el equilibrio del medio ambiente aplican estrictas medidas de

seguridad en la Planta Cloro Soda.

Page 25: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

25

Después de lo anteriormente dicho, esta investigación se plantea continuar

mejorando la eficiencia, la calidad y disponibilidad de los equipos críticos en la

Planta Cloro Soda y por ende en el mejoramiento y optimización del desarrollo

productivo del Complejo Petroquímico Ana María Campos, Desarrollando el

poderío económico en base al aprovechamiento óptimo de las potencialidades que

ofrecen nuestros recursos tecnológicos.

1.4 Proyección de la Investigación

La presente investigación abarcó, desde la descripción de la situación actual

del área de celdas electrolíticas hasta la estimación de la frecuencia de falla de

los electrolizadores por cada circuito. Es así como la idea de evaluar el

desempeño de los electrolizadores, es sin lugar a duda una idea acertada para

mejorar el sistema en el área de celdas electrolíticas de la Planta Cloro Soda, ya

que se lograra optimizar los procesos productivos y se obtendrán grandes

beneficios debido a los sustanciosos ahorros en términos de operación y

mantenimiento de los equipos en cuestión.

Permitiendo, de esta manera, un importante control y seguimiento en la

operatividad del sistema para garantizar el mejor uso de las membranas iónicas,

mantenimiento de los ánodos y ensamblados de los electrolizadores, que

garanticen la producción de cloro, como objetivo principal de la empresa. A su vez

esta investigación promueve procesos formativos integrales y continuos de los

trabajadores para adoptar técnicas y tecnologías que hagan más eficiente la

producción y humanizar cada día el proceso de trabajo eficaz, eficiente y

productivo.

Page 26: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

26

1.5 Delimitación y Limitación de la Investigación

1.5.1 Delimitación espacial

La investigación será realizada específicamente en el área de celdas o

electrolizadores de la Planta Cloro Soda del El Complejo Petroquímico Ana María

Campos, ubicada en los Puertos de Altagracia, del Municipio Miranda del Estado

Zulia.

1.5.2 Delimitación temporal

Este estudio se llevará a cabo en un periodo aproximado de seis (6)

meses comprendido desde el mes de enero de 2015 hasta mayo del 2015 en la

cual se alcanzarán los objetivos propuestos.

Considerando que no existen limitaciones para obtener la información ya que,

los mismos investigador son los que operan directamente los equipos estudiados

en dicha investigación.

Figura 1. Ubicación Geográfica de la Planta Cloro Soda- Complejo Petroquímico Ana María

Campos. Fuente: Gerencia Técnica- Pequiven (2015).

Page 27: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

27

CAPITULO II

2.- Fundamentación Teórica

El marco teórico constituye el paso siguiente al planteamiento del problema al

enunciado de los objetivos de la investigación, el cual exige la búsqueda, análisis

y sistematización de los elementos teóricos que permitan la compresión efectiva

del problema objeto de investigación, en términos de su alcance e implicaciones

teóricas, prácticas para las empresas, la ciencia, la sociedad, la comunidad, las

instituciones y los individuos mismos.

2.1 Antecedentes de la Investigación

Para comenzar con cualquier tipo de investigación es necesario contar con

una base sólida suficiente de material de consulta referido al tema a tratar, en este

caso concreto se realizó la revisión de algunas investigaciones realizadas que

guardan estrecha relación con el análisis de los electrolizadores para la

producción de cloro de la Planta Cloro Soda del Complejo Petroquímico Ana

María Campo, se recopiló la información de utilidad con el fin de obtener datos

relevantes que sirvan de guía para emitir resultados confiables.

Al inicio los orígenes de la moderna industria petroquímica se remontan a la

mitad del siglo XIX. El impacto del petróleo sobre la industria (1930´s en E.U., y

1950´s en otras partes del mundo) fue estimulado principalmente por la provisión

de una fuente amplia y segura de materia prima barata.

Page 28: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

28

La industria petroquímica alcanzó el grado de desarrollo actual debido a la

innovación y sustitución continua en sus procesos. Además, ha alcanzado un

crecimiento arriba de cualquier economía en general. Su inherente utilidad y

atractivo económico es una característica importante que ayudará a su

crecimiento. Es paradójico que numerosos estudios han mostrado que los

productos petroquímicos, a pesar de ser producidos a partir del petróleo,

generalmente requieren menor energía total de entrada que similares artículos

hechos de otros materiales. El uso de petroquímicos puede así contribuir a un uso

más eficiente de energía.

En 1980 cerca de 70 millones de toneladas de petroquímicos fueron

producidos alrededor del mundo, predominando plásticos y resinas. Este grupo

junto con otros polímeros (fibras y gomas sintéticas) constituyen cerca del 85% del

total de petroquímicos producidos ese año.

Enner G. Herrera A. y José C. Núñez V (2004). Realizo un Trabajo Especial

de Grado en ingeniería Química, para la Universidad del Zulia, la misma se

encuentra titulada “INGENIERÍA CONCEPTUAL DE UNA PLANTA DE CLORO-

SODA PARA LA EMPRESA VENCLORO C.A.” el objetivo de esta investigación

consistió en desarrollar una ingeniería conceptual de una planta de cloro-soda

para la empresa VENCLORO C.A., con la finalidad de proporcionar a dicha

empresa la capacidad para procesar materia prima, en este caso cloruro de sodio

para convertirla en cloro gas e hidróxido de sodio, compuestos que luego serán

incorporados a otro proceso ya existente en la empresa para producir hipoclorito

de sodio. Para ello se seleccionó el proceso de producción más adecuado desde

el punto de vista técnico económico.

Page 29: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

29

La implementación de la tecnología de celdas de membrana para

producción de cloro-soda fue el proceso más seguro, con menor impacto

ambiental, en este caso la empresa ELTECH fue el proveedor de esta tecnología.

El presente estudio típico como descriptivo aplicado y con la relación al diseño es

documental y de campo. El estudio para la ubicación física de la planta se realizó

por medio de observación directa al evaluar los terrenos disponibles en la empresa

VENCLOROC.A y escoger el área que más se adaptaba a la disposición de los

equipos. El cálculo de monto de inversión se elaboro una estimada clase III según

la norma de P.D.V.S.A para la adquisición de los equipos que conforman la planta.

Además se realizaron entrevistas no estructuradas a los proveedores de los

equipos, y se utilizaron factores internacionales para dicha inversión.

De lo expuesto, se expresa que este estudio tiene similitud con la presente

investigación, ya que en el mismo se utilizaron teorías relacionadas con los

procesos y equipos que conforman una Planta de Cloro Soda, que servirán de

apoyo al desarrollo de nuestras base teóricas, por otra parte; la diferencia entre

estas dos investigaciones radica específicamente en que el estudio fue propuesto

para desarrollar una ingeniería Conceptual de una planta de cloro-soda para la

empresa VENCLORO C.A.

Ana Gómez (2002). Realizo un Trabajo Especial de Grado en ingeniería de

Gas, para la Universidad del Zulia, para optar al título de Magíster Scientearum en

ingeniería de gas, la misma se encuentra titulada “SIMULACIÓN DINÁMICA DEL

SISTEMA DE PROCESAMIENTO DE HIDROGENO DE UNA PLANTA DE

CLORO SODA”. El objetivo de esta investigación fue proponer un modelo para

simular dinámicamente el sistema de procesamiento de hidrógeno de una planta

de Cloro Soda, con la finalidad de conocer su comportamiento dinámico y así

establecer las relaciones entre las variables de operación. A partir de este punto

Page 30: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

30

se pudo determinar la mejor estrategia de control para el sistema. Para tales

efectos se utilizó el simulador ASPEN PLUS y ASPEN DYNAMIC, ambos con

tecnología de ASPEN TECHNOLOGY. Después de elaborar el modelo se pudo

determinar que el mismo representa satisfactoriamente el comportamiento real del

proceso y puede ser utilizado como herramienta de estudio para otros puntos de

operación en estado estacionario y dinámico. La estrategia de control que permite

la menor perturbación en la presión del colector de hidrógeno durante una

variación de intensidad de corriente de la planta y responde rápidamente,

manteniendo la variable de proceso en el valor deseado, es aquella donde los

parámetros de los controladores son:

PC5002: K = 2; T1 = 0,001 min.; T2 = 3 min.

PC5036: K = 1; T1 = 0,001 min.; T2 = 0,4 min.

PC5114: K = 1; T1 = 0,001 min. y T2 = 0 min.

También se concluyo que las membranas de los electrolizadores, se

someten a una operación más crítica, cuando el circuito de producción de cloro

opera con el sistema de alta presión. En base a los resultados obtenidos se

recomendó utilizar los parámetros entonados de los controladores para obtener

mínimas variaciones de presión cuando se realizan variaciones en la intensidad de

corriente de la planta.

Esta investigación aportó una guía para el estudio de la membrana iónica

como factor fundamental en el sistema de electrolizadores de la Planta Cloro

Soda, donde el desarrollo del mismo genera una matriz informativa eficaz de los

parámetros de operación del sistema, también a resultar ser un estudio de

factibilidad positiva para la empresa, usa y explica métodos y lineamientos

tomados en consideración para cualquier adecuación desde el punto de vista

económico, practico y factible en investigaciones presentes y futuras realizadas

por la empresa e investigadores académicos.

Page 31: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

31

Ruth Cañizalez , Sergio De Pool y Ricardo Fabelo (2014). Realizarón un

Trabajo Especial de Grado en ingeniería de sistema USBMed, para la Universidad

Rafael Belloso Chacin, la misma se encuentra titulada “DISEÑO DE UN SISTEMA

DE CONTROL ÓPTIMO PARA LA REGULACION DE PRESION DEL CABEZAL

DE CLORO DE LAS CAMARAS DE CELDAS DE LA PLANTA CLORO SODA

PEQUIVEN”. El propósito de esta investigación estuvo dirigido al diseño de un

sistema que regulara la presión del cabezal de cloro en las cámaras de celdas

(Planta de Cloro Soda en Pequiven) utilizando como técnica el control óptimo. La

metodología utilizada según la investigación fue de tipo descriptivo y aplicada, De

diseño no experimental, de Campo y Transaccional descriptiva.

La unidad de análisis se enfocó en la generación de cloro por medio de la

regulación de presión del cabezal de cloro de 30 “de FRP de la cámara de celdas,

basada en la recolección de datos finitos en tiempo real directos del proceso. Las

técnicas de recolección de datos fueron cualitativas y cuantitativas en función de

los diferentes programas utilizados para el desarrollo de los modelos matemáticos

y los parámetros para el control óptimo. El resultado final es la demostración de la

efectiva del control óptimo dentro de la investigación propuesta.

Donde el control es esencial en los procesos industriales, donde variables

físicas como presión, temperatura, humedad y flujo entre otras, deben ser

parametrizadas de acuerdo a las condiciones del proceso con la finalidad de

mejorarlos y optimizarlos. La mayoría de los procesos industriales son

multivariables y se requiere del análisis del sistema dinámico, manipulando sus

entradas de manera que se comporte de acuerdo a las necesidades que el

ambiente y el sistema experimenten en cada intervalo de tiempo.

Page 32: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

32

Este antecedente aporta síntesis, parámetros y conclusiones precisas

tomadas del mismo lugar de los acontecimientos siendo raíz de estudio para

técnicos, ingenieros y estudiantes sobre temas afines.

2.2 Referentes Teóricos

Todo estudio de esta índole posee basamento teórico que lo sustenta, de allí

que se abordaron todo lo que se consideró pertinente de acuerdo a la

investigación que se realiza.

2.2.1 El Cloro

El cloro es un elemento del grupo VII de la tabla periódica. No existe en la

naturaleza en forma elemental sino combinado con el sodio, potasio, magnesio. Es

un gas verde claro, de olor característico, irritante y venenoso. Es Moderadamente

soluble en agua. Es un no metal muy activo. Se combina con los no metales a

excepción de Nitrógeno y con casi todos los metales.

2.2.2 El Hidróxido de Sodio

El Hidróxido de sodio esta catalogado como uno de los compuestos químicos

con más alta demanda en el ámbito mundial, su utilidad es muy diversa, sirve

como materia prima de desinfectantes, para el tratamiento de aguas servidas,

productos para limpieza personal, entre otros.

2.2.3 El Hidrógeno

Es un gas incoloro, se encuentra situado en el grupo a de tabla periódica.

El hidrógeno posee la estructura mas simple de todos los átomos. Se halla en el

gas natural, en los gases orgánicos y en la atmósfera (al 0.01%), constituye el

11.2% de la masa total del agua y el 10 % del cuerpo humano.

Page 33: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

33

En estado libre es escaso pero combinado es uno de los constituyentes más

abundantes de los compuestos químicos. Se puede obtener por medio de la

ruptura de la molécula de los hidrocarburos, reducción del agua por el carbono y

de otras formas. Se difunde a través de ciertos metales (platino, paladio), su

molécula es biatómica, es muy estable y solo a altas temperaturas se disocia.

A continuación se muestran las propiedades físicas de estos productos

Tabla 1. Propiedades de los productos de la electrolisis de la salmuera

Producto Formula Peso

Molecular gr/grmol

Gravedad Especifica

Punto de Fusión

(°C)

Punto de Ebullición

(°C)

Cloro CL2 70.91 2.486 - 101.6 - 34.6

Hidrógeno H2 2.016 0.0695 259.1 - 252.7 Hidróxido De Sodio

NaOH 40 0.92 318.4 1390

Fuente: Perry, p 3-1, 3-17, 3-2 (1992).

2.2.4 Descripción General del Proceso de la Planta Cloro Soda

La planta Cloro Soda de Pequiven el Tablazo, es una planta con tecnología de

membranas, cuyo licenciante es la empresa OXICHEM y con un capacidad

instalada de 388 toneladas métricas de cloro y 438 toneladas métricas de soda al

100% por día. Paralelo a esto, la planta de Cloro Soda tiene una unidad para

síntesis de ácido clorhídrico, en la cual se procesan 100 toneladas métricas diarias

de ácido a máxima capacidad de la unidad.

La planta recibe energía eléctrica trifásica de 34,5 kV en corriente alterna, la

cual se transforma en 110 voltios y se rectifica para entregar 179.100 amperios de

corriente continua a cada electrolizador.

Page 34: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

34

En la Figura 2 se presenta un diagrama de bloque de la planta cloro soda. En

el mismo podemos apreciar las distintas áreas en que se divide la planta partiendo

del área de salmuera donde se procesa la materia prima (sal) y terminando en el

procesamiento y envasado del cloro. Adicionalmente, tenemos las áreas de

producción de ácido clorhídrico e hipoclorito de sodio. El consumo de ésta materia

prima por diseño de planta es el siguiente:

645 Toneladas métricas diarias (TMD) de Sal Cruda.

67.6 metros cúbicos por hora (m3/h) de Agua Desmineralizada.

34.5 Kilovoltios de Electricidad.

La planta está diseñada para producir los siguientes valores en toneladas

métricas en 335 días de operación de planta (8040 horas):

386 TMD de Cloro Gas.

377 TMD de Cloro Líquido.

100 TMD de Ácido Clorhídrico (32%).

436 TMD de Soda Cáustica (100%).

120 TMD de Hipoclorito de Sodio.

11.6 TMD Hidrógeno Gas.

En los siguientes párrafos se realiza una descripción de las áreas de interés

para el mejor entendimiento de esta investigación.

Page 35: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

35

Figura 2. Diagrama de Proceso de la Planta Cloro Soda- Complejo Petroquímico Ana María

Campos. Fuente: Gerencia Técnica- Pequiven (2015).

Page 36: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

36

2.2.4.1 Área de Salmuera:

El proceso comienza en el área de saturación, con la preparación de la

salmuera a una concentración de 300 g/l, para lo cual se combina la salmuera

agotada (recirculada desde sala de celdas) con la cantidad de agua

desmineralizada necesaria para disolver la sal. Del área de saturación, la

salmuera se transfiere al área de tratamiento primario, donde se trata

químicamente para bajar los niveles de calcio y magnesio con soluciones de

carbonato de sodio y soda cáustica respectivamente. En algunos casos de ser

necesario, se añade cloruro de calcio para mantener la relación de calcio /

magnesio de 2:1.

Los sólidos generados en el área de tratamiento, se separan primero en un

clarificador y luego se procede a filtrar el sobrenadante, hasta eliminar todos los

sólidos en suspensión, mediante un filtrado primario con antracita y un filtrado de

pulido que utiliza celulosa vegetal como medio filtrante. Directamente del sistema

de filtración, la salmuera se pasa a través de un sistema de intercambio iónico, en

el cual se remueve la dureza (iones calcio y magnesio en su mayoría) a niveles

extremadamente bajos de 25 ppb., para obtener la salmuera ultra pura.

2.2.4.2 Área de Electrolizadores o área de Celdas electrolíticas

La siguiente área de proceso, es el área de electrolizadores, la cual está

conformada por dos trenes de 36 electrolizadores conectados en serie y cada

electrolizador a su vez está formado por 30 celdas electrolíticas conectadas en

paralelo. Al área de electrolizadores se hace circular una corriente de 180 kA por

cada circuito de electrolizadores para permitir la obtención de Cl2 e H2. En la

Figura 3, se muestra esquemáticamente el diagrama del área de electrolizadores.

Page 37: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

37

Figura 3. Diagrama general del área de Electrolizadores Fuente: Gerencia Técnica- Pequiven (2015).

La función de la cámara de celdas en la planta de Cloro, es la de convertir el

cloruro de sodio tratado en cloro. Esta conversión ocurre dentro de los

electrolizadores MGC-30, cuando la electricidad de corriente directa y de alto

amperaje de los rectificadores se pasa a través de ellos. El electrolizador de igual

manera, funciona para separar físicamente el producto cloro de los productos

cáustica e hidrogeno para que sean de resultado extra puro (esta operación es

realizada en forma simultanea).

Los electrolizadores están diseñados para efectuar la reacción con el voltaje

mínimo, lo cual resulta en un menor consumo de energía por unidad de productos.

Los componentes de una celda electrolítica se muestran esquemáticamente en la

figura 4.

Page 38: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

38

Figura 4. Esquema Interno de un Electrolizador Fuente: Gerencia Técnica- Pequiven (2015).

La membrana de cada una de las celdas pasa a ser el corazón del proceso, ya

que permite la adecuada separación de los productos, a la vez que se lleva a cabo

la electrólisis de la salmuera. De esta manera el cloro se dirige hacia el sistema de

procesamiento de cloro y el hidrógeno hacia el sistema de procesamiento de

hidrógeno a través de colectores independientes.

Page 39: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

39

Figura 5. Reacciones Producidas en el Proceso Electrolítico

Fuente: Gerencia Técnica- Pequiven (2015).

2.2.4.3 Características de la membrana:

Las membranas de las celdas presentan las siguientes características:

Alta eficiencia de corriente (evitar la migración del ión hidroxilo del cátodo al

ánodo).

Baja resistencia eléctrica.

Excelente resistencia química al cloro y la soda cáustica.

Buena resistencia al calor.

Buena estabilidad dimensional.

Baja permeabilidad a la sal y al agua.

Larga duración operacional.

Los problemas operacionales de la membrana se inician cuando las especies

que entran a la misma, comienzan a ser insolubles dentro de la membrana,

cuando pasan desde un anolito relativamente ácido hasta el catolito fuertemente

Page 40: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

40

básico. Entre las impurezas dañinas se incluyen los cationes alcalino térreos

(magnesio, calcio, bario, estroncio, etc.). Las concentraciones a las cuales éstos

comienzan a deteriorar la membrana, están relacionadas con la solubilidad de sus

hidróxidos. En líneas generales, los niveles máximos de impurezas en la

salmuera, caen en el rango de 10 a 100 ppb, especialmente para los cationes que

la membrana no rechaza. La concentración específica depende del diseño de la

membrana, del diseño de la celda, de las condiciones de operación, y el tipo de

impureza misma.

2.2.4.4 Condiciones de Operación del electrolizador:

El principal propósito de las condiciones de operación de un electrolizador es

mantener el flujo de masa (iones sodio + agua) dentro de los límites de la

capacidad de transporte de la membrana. La composición de los polímeros influye

en dicha capacidad de transporte, así como también la temperatura y el contenido

de agua. Las condiciones de operación son seleccionadas por el fabricante de las

membranas, con el objetivo de obtener un mejor rendimiento y tiempo de vida en

todos los electrolizadores.

La medida del deterioro de las membranas viene dada por incrementos en el

consumo de energía, lo cual significa aumentos en el voltaje, disminución de la

eficiencia de corriente o ambas. Existe un número de factores que si no se

controlan adecuadamente contribuyen a este deterioro. Entre las principales

variables operacionales a controlar en una celda de electrólisis se encuentran:

a.- Temperatura de la celda:

La membrana es una solución de electrolitos y al igual que éstos, su

conductividad aumenta con el incremento de la temperatura. El rango de

operación oscila entre 80 y 95 ºC. A temperaturas mayores de 95 ºC, el contenido

Page 41: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

41

de agua en la membrana aumenta, por lo que ésta absorbe agua originando

expansión, arrugas y abombamiento. Por otra parte, una temperatura demasiado

alta puede ocasionar falla de las partes plásticas del electrolizador.

Una disminución de la temperatura de la celda ( por debajo de los 80 ºC),

puede ocasionar que la diferencia de temperatura a través de la membrana sea

muy grande, lo cual afecta su operación ya que disminuye el transporte de agua y

la conductividad, originando un incremento innecesario del voltaje del

electrolizador. También se produce una reducción en la liberación del gas cloro del

anolito, ya que aumenta su solubilidad.

Es importante mantener constante la temperatura del anolito de alimentación,

para ayudar a asegurar una operación del electrolizador en estado estable. La

temperatura del anolito afecta la cantidad de agua que se evapora dentro del gas

cloro y la cantidad de agua que se transporta a través de la membrana, lo cual

afecta la concentración de NaCl.

b. Concentración de la soda cáustica producto:

Se recomienda mantener los niveles de concentración de soda en un rango de

30 a 35%, preferiblemente entre 30 y 32% para obtener un mejor consumo de

energía. Valores superiores al máximo (32%) aumenta la tendencia de difusión de

los iones hidroxilo hacia el compartimiento del ánodo, originando disminución de la

eficiencia de corriente.

El cambio de voltaje ocasionado por la variación de concentración de soda

cáustica producto (catolito), es de 20 a 30 mV por cada uno porciento de

concentración superior al valor de 32%. La disminución de la eficiencia de

Page 42: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

42

corriente puede ser permanente si la desviación excede al 37% de la

concentración de soda cáustica. La concentración mínima de la soda se establece

con el fin de asegurar una buena operación y rendimiento de la celda, debido al

transporte en reverso de agua. El daño podría ser permanente si la concentración

cae muy baja (menos del 25% de hidróxido de sodio); demasiada agua en la

membrana causa un excesivo abombamiento, que puede conducir a pliegues

(arrugas) y problemas mecánicos.

Las membranas abombadas exhiben un menor rechazo a los aniones y por lo

tanto tienen una menor eficiencia de corriente de soda, originando un incremento

en el oxígeno contenido por el gas cloro y la producción de cloratos en el anolito.

La membrana en la celda electroquímica es una solución de electrolitos que

separa las soluciones de catolito y anolito. Su capacidad es proporcional al

contenido de agua, el cual es variable y se determina por las concentraciones de

las soluciones del catolito y del anolito. El agua disponible se distribuirá por sí

misma entre los tres electrolitos: cloruro de sodio, membrana y soda cáustica. A

mayor cantidad de agua, la capacidad de la membrana es más grande.

c.- pH del anolito:

La salmuera que se alimenta a los electrolizadores se acidifica para reducir la

concentración de iones hidroxilo en el compartimiento del ánodo, a fin de disminuir

la generación de oxígeno y la formación de cloratos dentro de la celda. El rango

permitido de pH para la salmuera que se alimenta a sala de celda se encuentra

entre 3 a 10.

Page 43: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

43

El pH del anolito nunca debe ser menor de dos. Los protones son mejores

conductores que los iones sodio; a un pH de 2 los protones transportan

aproximadamente un 1-2% de la corriente. Si el pH baja a menos de 2, los

protones transportarán una fracción de corriente más alta y se protona la capa

carboxílica de la membrana, la cual comienza a convertirse en no iónica, es decir

no conductiva, disminuyendo la velocidad de difusión del ión sodio. A medida que

aumenta la cantidad de protones que penetran en la membrana, se incrementa la

resistencia por lo que el voltaje sube y eventualmente el calor resultante causa

ampollas (daño irreversible en las membranas).

Un pH de anolito muy alto (mayor de 11), puede deberse a la existencia de

orificios en la membrana, a través de los cuales el catolito fluye dirigido por la

mayor presión. El alto pH puede deteriorar el revestimiento anódico, hasta el punto

de disolver el substrato de titanio. Se debe incrementar la adición de ácido

clorhídrico a la salmuera de alimentación y/o el flujo de salmuera al máximo

permisible, para mantener el pH del anolito en el rango recomendado.

d.- Calidad de la salmuera de alimentación:

Las impurezas solubles en el anolito pueden difundir dentro de la membrana

ayudadas por el campo eléctrico y/o transporte de agua. También pueden

interactuar entre sí y los límites de aceptación dependerán del tipo de membrana y

condiciones de operación. A excepción del cloruro, sodio y agua el resto de las

especies se consideran impurezas. El efecto de las impurezas sobre las

membranas es el siguiente:

Pasar inofensivamente a través de la membrana; el potasio es un ejemplo.

Desplazar selectivamente al sodio en la unidad funcional de la membrana,

reduciendo por lo tanto los sitios activos disponibles para el transporte de sodio.

Page 44: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

44

Un ejemplo típico es el ion magnesio, el cual precipita cerca de la cara anódica

de la membrana. Los finos precipitados de hidróxido de magnesio no llegan a

romper su estructura polimérica, sino que ocasionan obstrucción de la membrana,

por lo que aumenta la resistencia al flujo del ion sodio, lo que trae como

consecuencia un incremento en el voltaje de la membrana.

Precipitar y romper físicamente la membrana. Algunos compuestos son

solubles en el anolito acídico y forman compuestos insolubles en un medio

alcalino. Ya que la membrana es relativamente alcalina, puede ocurrir la

precipitación de sales insolubles o complejos dentro de la misma; frecuentemente

cerca de la superficie que está del lado cátodo, que es la capa que controla la

eficiencia de corriente. La mayor solubilidad de estas especies (calcio, sulfatos,

bario etc.) permite la formación de cristales más grandes y esto ocasiona la

ruptura física del polímero en el lado cátodo de la membrana, reduciendo el

rechazo de los aniones, originando un declive irreversible en la eficiencia de la

corriente, además de un mayor voltaje.

El hierro es un contaminante que puede influir en la operación de las

membranas ya que para valores mayores de 1 ppm se acumula en las mismas,

especialmente durante las paradas de planta, en donde se tiene un alto pH en la

salmuera. El hierro puede crear enlaces con los metales que recubren el ánodo

(rutenio, cobalto, iridium), depositándose en el mismo, lo que aumenta el voltaje

del ánodo.

También los sulfatos, especialmente precipitados de sulfato de bario, además

de romper la membrana y ocasionar disminución de la eficiencia de la corriente;

podrían depositarse sobre el ánodo y aumentar su voltaje.

Page 45: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

45

Entre algunos factores que pueden influir en la desactivación del recubrimiento

del ánodo se encuentra las impurezas de Carbón Orgánico Total (TOC). Una de

las fuentes de TOC lo constituye la sal que se emplea como materia prima, lo cual

puede deberse a un deficiente lavado en la salina o por contaminación en el barco

que la transporta. El TOC de peso molecular mas elevado, tienden a polimerizar

sobre el ánodo, formando una capa que reduce su actividad catalítica, por lo que

ocasiona un sobrevoltaje. Hasta ahora no se conoce el efecto del TOC sobre las

membranas.

e.- Concentración de cloruro de sodio en el anolito:

Se establece como rango normal de operación para un electrolizador, una

concentración de NaCl en el anolito de 190 y 230 g/l. Se define el límite inferior ya

que cuando baja la concentración del anolito por debajo de este valor, pasa mas

agua hacia la membrana aumentando el transporte de masa a través de la misma.

En la operación se desea evitar que se exceda la capacidad de la membrana.

Este valor mínimo (190 g/l) incluye un factor de seguridad que contempla la

posibilidad de que en ciertos puntos de un electrolizador puedan existir

concentraciones de anolito ligeramente mas bajas debido a un mezclado

imperfecto. A concentraciones inferiores a los 170 g/l, se ocasiona la electrólisis

del agua y no del cloruro de sodio, generando protones que dañan la capa

carboxílica de la membrana. Además como se dijo anteriormente, si el transporte

de agua aumenta, se producen ampollas. Las ampollas se forman al separarse la

capa carboxílica y sulfónica de la membrana, este espacio adicional crea una

mayor resistencia al flujo, originando aumento de voltaje.

Page 46: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

46

La operación por un período prolongado a baja concentración de NaCl puede

ocasionar la de laminación completa de la membrana. También se puede

deteriorar el recubrimiento de los ánodos si la concentración cae por debajo de

120 g/l, con un incremento asociado de la producción de oxígeno.

f.- Diferencia de presión entre los colectores de cloro / hidrógeno fuera de

especificación:

Para una eficiente operación de la membrana, la presión en el cabezal de

hidrógeno debe ser mayor que la presión en el cabezal de cloro. Se recomienda

75 mm de columna de agua para el colector de hidrógeno y 0 mm de columna de

agua para el colector de cloro. Los rangos de operación permisible se encuentran

entre 25 y 150 mm de columna de agua para el lado cátodo y 25-50 mm de

columna de agua para el lado ánodo.

Este diferencial de presión tiene por objetivo inmovilizar la membrana y

minimizar las fluctuaciones y vibraciones que aumentan el voltaje y que por

períodos extensos podrían causar declive acelerado en la eficiencia de corriente y

fallas. Un excesivo diferencial de presión puede deformar la membrana, causar

rasgadura y rompimiento de la malla de teflón porque la obliga a introducirse

dentro de las aberturas de los ánodos (dependiendo del diseño de los electrodos)

e incrementa el voltaje.

Además cuando la membrana se mueve entre el cátodo y el ánodo, la fricción

contra los electrodos puede ser suficiente para desgastarla y formar huecos. Los

diferenciales de presión anormales ocurren durante parada y arranque de la

planta.

Page 47: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

47

Adicionalmente, cambios en el diferencial de presión entre los colectores de

cloro e hidrógeno, debido a fluctuaciones de líquido por pérdida de electrolito en

una de las cámaras u obstrucción en una línea de salida, también pueden causar

cortadura o tensión en la membrana, todo lo cual origina aumento de voltaje.

g.- Densidad de Corriente:

El límite permisible de densidad de corriente para la operación de los

electrolizadores es de 1.5-4 kA/m2. El límite superior de la densidad de corriente

está relacionado con la capacidad de transporte de la membrana, sin embargo

este no es el único factor determinante. Las membranas operan exitosamente a

densidades de corriente de 4 kA/m2; a densidades mayores la distribución de

corriente se hace mas crítica, ya que la distribución real de corriente para la

membrana depende también de los perfiles de concentración del electrolito y

temperatura, fracción del gas en el electrolizador, así como también de la corriente

en los electrodos.

Si la densidad de corriente es excesiva, se puede originar ampollas en el

área activa de la membrana. A mayor carga de corriente la presión interna en la

membrana es mas alta, debido a un incremento en el transporte de la masa. Si la

densidad no está uniformemente distribuida, la densidad de corriente local y la

presión interna pueden exceder las fuerzas cohesivas del polímero, formando

micro-ampollas o vacíos, que posteriormente pueden conducir a ampollas o

huecos aun a densidades de corriente promedio de 3-4 kA/m2.

Se puede esperar que la eficiencia de la corriente disminuya mas

rápidamente cuando se opera a densidades de corriente más altas. El límite

inferior para la densidad de corriente se relaciona con la difusión del material, ya

que éste juega un papel relativamente muy grande. Por lo tanto la eficiencia de la

Page 48: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

48

corriente puede declinar a densidades de corrientes inferiores al mínimo

establecido y afectar también la pureza de la soda cáustica por el incremento de

cloruros y cloratos. Los cambios en la carga deben minimizarse a fin de asegurar

un óptimo rendimiento de la membrana. Cambios muy frecuentes y demasiado

rápidos pueden afectar a largo plazo el rendimiento de la membrana. La velocidad

de incremento y disminución de la carga, depende de la habilidad para mantener

las condiciones de operación requeridas, entre las cuales el control de presión de

los colectores de cloro e hidrógeno es uno de los más limitantes. Una disminución

muy brusca, puede causar un colapso en la mezcla de dos fases que se encuentra

en el tope de las celdas (agotamiento de sal) dañando la membrana.

2.2.4.5 MGC-30 electrolizadores, regiones E2-EL201 a E2-EL236 (Circuito

I) - E2-337 a EI-272 (Circuito II) Fabricante: Oxitech Systems

Cada uno de los 72 electrolizadores MGC-30 es una unidad monopolarica de

electrolisis que consiste principalmente de 30 pailas ánodos fabricadas de níquel;

planchas distribuidoras de corriente, fabricadas de cobre y níquel; y membranas

fabricadas de materiales poliméricos propietarios, todos ensamblados en una pila

comprimidos entre dos entablonados de contención de acero de carbono. El

entablonado de contención posterior es simple.

El entablonado de contención frontal contiene cuatro conexiones bridadas de

4”. Son para alimentación de salmuera, alimentación de caustica, salida de

salmuera/cloro y salida de caustica/hidrogeno. Las dimensiones generales del

electrolizador (sin incluir los conectores intercelulares) son: 196.9 mmH, 1283

mmW, y 1902 mmD (sin incluir las conexiones de alimentación y descarga ni las

barras tirantes).

Page 49: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

49

El peso con la barra de distribución intercelular, sin fluido adentro, es de

6630Kg. Los conectores intercelulares son de fabricación de cobre. Hay 15 pares

tope/fondo, 15 conectados a distribuidores de corriente ánodo, 16 conectados a

distribuidores de corriente cátodo. Cuando un electrolizador se coloca en su

posición, estos conectores intercelulares reposan en planchas de barra de

distribución de cobre montados encima del acero de soporte del electrizador, así

creando la ruta eléctrica para el circuito más la fundación del electrolizador en el

circuito. En la siguiente figura 6, se muestra un esquema de un Electrolizador

MGC-30.

Figura 6. Electrolizador MGC-30. Fabricante: Oxitech Systems, Inc.Chardon,Ohio,

U.S.A. Utilizado en Planta Cloro Soda- Complejo Petroquímico Ana María Campos. Fuente: Gerencia Técnica- Pequiven (2015).

Page 50: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

50

2.2.4.6 Descripción del Interruptor Puente JUMPER SWITCH

La función del “Jumper Switch” es mantener el flujo de corriente a través del

circuito al momento de retirar un electrolizador para su reemplazo. Cuando el

“Jumper Switch” es conectado y cerrado la corriente DC fluye a través del “Jumper

Switch” puenteando al electrolizador, lo cual permite la continuidad de la corriente

en el circuito cuando se retira el electrolizador. El “Jumper Switch” incluye un

voltímetro digital ubicado en el panel de control, el voltímetro es energizado en 24

VDC a través de dos baterías de 12 VDC conectadas en serie.

El voltímetro provee una medida de verificar que no hay un corto a través de

los módulos cuando el “Jumper Switch” se encuentre en la posición de apertura.

También sirve para verificar que cuando el “Jumper Switch” esta cerrado fluye a

través de él la corriente necesaria para remover el electrolizador en forma segura.

El “Jumper Switch” esta equipado con un selector de prueba de apertura

(CELL ON OR SWITCH OPEN TEST). Cuando el “Jumper Switch” este abierto y

exista diferencia de potencial entre sus terminales deberá brillar la luz amarilla del

panel. La posición de abierta o cerrada de los módulos de contacto de vacío no

puede ser vista desde el exterior del equipo. Sin embargo, presionando el selector

de prueba de apertura, con todos los módulos abiertos, se encenderá la luz

amarilla de indicación que el “Jumper Switch” esta abierto y la celda

electrolizadora está energizada. Si la luz no enciende, entonces uno o más de sus

contactos está cerrado, ó la lámpara del indicador esta dañada. Esta función es

utilizada para asegurar que el “Jumper Switch” ha abierto en forma segura.

El “Jumper Switch” utiliza una matriz de elementos para realizar su función de

cierre y apertura.

Page 51: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

51

El mecanismo de apertura y cierre del “Jumper Switch” esta conformado por

21 elementos, cada elemento posee un módulo de contacto de vacío (VCM) y un

actuador neumático. El VCM esta compuesto por dos discos de cobre montados

sobre placas de acero, ver anexos 1 y 3. Los elementos están dispuestos en un

arreglo matricial para minimizar la energía inductiva almacenada. La matriz de

elementos posee “elementos conductivos de sacrificio”, estos elementos pueden

ser identificados en el dibujo mostrado en el anexo 2. Estos elementos requieren

mantenimiento periódico después de 250 operaciones a plena carga.

Para una secuencia de apertura, abren primero los “elementos de no

sacrificio”, seguidamente abren los “elementos de sacrificio” y finalmente los

elementos resistores. Los resistores son los encargados de disipar la energía

inductiva almacenada luego de la apertura de los elementos de sacrificio. Ambos

elementos son idénticos en apariencia externa. La operación completa de apertura

es un proceso multipasos que ocurre en menos de 0,5 segundos.

Cuando el “Jumper Switch” es cerrado, todos los elementos cierran alunísono.

Figura 7. Jumper Switch utilizado en la Planta Cloro Soda- Complejo Petroquímico Ana María Campos.

Fuente: Gerencia Técnica- Pequiven (2015).

Page 52: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

52

2.3 Definición de Términos Básicos

Anión: ión cargado negativamente.

Ánodo: electrodo en donde la oxidación ocurre en una celda electroquímica. Es el

electrodo positivo en una celda electrolítica, mientras que es el negativo en una

celda galvánica. La corriente en el ánodo es considerada positiva de acuerdo a

convenciones internacionales, si embargo, en la química electroanalítica la

corriente es considerada negativa.

Anolito: También llamado salmuera agotada, es la corriente que se va a

recircular, proviene de los electrolizadores, es la porción de la materia prima

tratada que ya no puede ser sometida a la electrólisis.

Catión: ión cargado positivamente.

Cátodo: electrodo en donde ocurre la reducción en la celda electroquímica. Es el

electrodo negativo en una celda galvánica. La corriente en el cátodo es

considerada negativa de acuerdo a convenciones internacionales, si embargo, en

la química electroanalítica la corriente es considerada positiva.

Celda de Membrana de Cloro-Soda: celda para la electrólisis del cloruro de

sodio acuoso en el cual los compartimientos del ánodo y el cátodo están

separados por una membrana plástica especial que solo permite a los cationes

pasar a través de ella.

Page 53: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

53

Celda de Mercurio de Cloro-Soda: celda para le electrólisis del cloruro de sodio

acuoso en la cual el mercurio se emplea como cátodo.

Celda electrolítica: celda electroquímica en la cual una corriente dirige una

reacción que de otro modo no seria espontánea.

Conversión: Como en cualquier otro proceso químico, se define como la fracción

de reactivo consumido en la reacción electroquímica:

xA= 1 - nA/noA.

Consumo energético: Representa la energía necesaria para obtener una

cantidad específica de producto:

Cu= W/mP = V·ℑ·(νe/νP)/ηcMP {J/g} = 2680·V·ℑ·(νe/νP)/ηc(%)MP {kWh/kg}

(donde V es el voltaje promedio de la celda a lo largo de una serie i de medidas en

el proceso, V= ΣVi/i)

Densidad de corriente: corriente dividida entre el área del electrodo.

Dureza: Es la cantidad de Ca+2, Mg+2 que posee una corriente de proceso,

puede ser cálcica o magnésica o total, en cuyo caso sería la suma de las dos

durezas.

Electrólisis: proceso para producir un cambio químico en una celda electrolítica

mediante el rompimiento de la molécula de un compuesto.

Page 54: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

54

Electrolito: Es el nombre dado al líquido a través del cual pasa la corriente

eléctrica para producir la electrólisis.

Electrodo Bipolar: Es un electrodo que es compartido por dos celdas

electroquímicas que se encuentran dispuestas en serie, de tal modo que, un lado

del electrodo (que por lo general es plano) actúa como el ánodo en una celda y los

otros lados actúan como el cátodo en otra celda. Es un rasgo de diseño muy

eficiente el usar una sola estructura plana para electrodos en dos celdas vecinas y

también como interconexión eléctrica entre ellos.

Eficiencia de corriente: Se define como la relación entre la carga utilizada en la

formación del producto y la corriente total circulada en la celda:

ηηηηc= {(mP/MP)·νe/νP·ℑ}/Q (un valor inferior a la unidad puede indicar la

formación de subproductos por reacciones secundarias (sP), o bien por electrolisis

del disolvente u otro electrolito de soporte, e.g. oxígeno en la producción de cloro).

Intercambio iónico: proceso en el cual se hace pasar una corriente de agua a

través de una columna rellena con un material polimérico, se utiliza para

reemplazar iones de la misma carga.

Ión: partícula cargada eléctricamente obtenida de un átomo o un grupo de átomos

enlazados químicamente por adición o remoción de electrones.

Membrana de intercambio iónico: lamina de plástico formada por resinas de

intercambio iónico. Su función es dejar pasar solo iones positivos o negativos a

través de sí, dependiendo del proceso.

Page 55: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

55

Membrana semipermeable: separador en el cual ciertas moléculas pueden

pasar, mientras que otras no.

Neutralización: todos los tratamientos destinados a llevar el agua a un pH

próximo a la neutralidad o de equilibrio, puesto que el agua puede ser ácida o

alcalina.

Precipitación: La adición de un reactivo soluble, el cual por permutación o

combinación con, los iones indeseables contenidos en el agua bruta provoca la

precipitación del producto de esta combinación.

Regeneración: Es el proceso de reemplazar los iones intercambiados de la

solución tratada durante la operación de servicio con aquellos inicialmente

presentes en el grupo funcional de la resina.

Resina de intercambio iónico: resina polimétrica que contiene fragmentos

cargados eléctricamente (iones fijos) que están unidos a la estructura del

polímero. El uso de estas resinas es en la remoción de iones no deseados en una

solución, remplazando estos iones con otros de igual carga.

Rendimiento área-tiempo: Es la producción por unidad de iempo y superficie

electródica, para una densidad de corriente (J, A/m2): PP= 9·10-6

ηc(%)MPJ·νP/νe{kg/m2día}

Page 56: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

56

Reacción química: proceso en el que una o más sustancias denominadas

reactivos, se transforman en otras sustancias diferentes llamadas productos de la

reacción.

Sal Bruta: También llamada “Cruda”, es la sal sin procesar, contiene lodo y

sólidos no deseados para el proceso.

Salmuera: agua cargada de sal.

Selectividad: Es la relación entre los moles de producto formados y de reactivo

consumidos, y es una medida del rendimiento de la reacción:

sP = nP/(noA-nA)·νA/νP.

Soda Cáustica: Nombre dado al hidróxido de sodio (NaOH).

Solución saturada: solución que está en equilibrio con respecto a una sustancia

dada disuelta.

Voltaje de celda: Resulta de la contribución de los potenciales el ectródicos de

equilibrio, las sobretensiones anódica y catódica (<0), y la caída óhmica:

V= εoc-εoa-δa-δc-Ir .

Page 57: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

57

2.4 Definición de las Variables

Variable: Sistema de Electrolizadores o área de celdas electrolisis

Definición Conceptual:

Sistema de Electrolizadores: módulo ordenado de equipos que se encuentran

interrelacionados y que interactúan entre sí para lograr descomponer la salmuera

en sus elementos base (cloro, Hidrogeno y Soda caustica) mediante la electrólisis.

Definición Operacional:

Sistema de Electrolizadores: Operacionalmente el sistema de electrolizadores o

cámara de células, tiene como función convertir el cloruro de sodio tratado en los

productos de cloro, hidróxido de sodio, e hidrogeno. Esta conversión ocurre dentro

del electrolizados MGC-30 de la Planta Cloro Soda, cuando la electricidad de

corriente directa y de alto voltaje de los rectificadores se pasa a través de ellos. El

electrolizador también funciona para físicamente separar el producto cloro de los

productos caustica e hidrogeno para que resulten productos muy puros. Los

electrolizadores de diseñan para efectuar la reacción con el voltaje mínimo, lo cual

resulta en un menor consumo de energía por unidad de productos.

Page 58: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

58

Tabla. 2. Sistematización de la Variable

Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

Objetivo General: Evaluar el desempeño de los electrolizadores para mejorar la producción de cloro de la Planta Cloro Soda del Complejo Petroquímica Ana María Campos

Objetivos Específicos Variables Dimensiones Indicadores Sub indicadores

1.- Diagnosticar la situación actual del sistema de electrolizadores que conforman el área de celdas de la Planta Cloro Soda

Sistema de Electrolizadores o área de celdas

electrolíticas

Situación actual del sistema de electrolizadores

Identificar los electrolizadores por circuito Tipos de membranas utilizadas

Circuito I: EL201-EL236 CircuitoII: EL237-EL272 Marca: - ASAHI GLASS -DUPON

2.- Analizar los tipos de membranas utilizadas en los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Tipos de membranas utilizadas en sistema de electrolizadores

por circuito

- ASAHI GLASS -DUPON -Membranas por distribución de ensamblados -Membranas por tiempo de servicio de cada electrolizador

(Flemion): F8020/F8021 (Nafion): N982TX N2010TX N2100TX

3.- Determinar la eficiencia de corriente en los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Eficiencia de corriente en los electrolizadores del sistema

-Eficiencia de corriente en electrolizadores -Eficiencia de Corriente por tipo de membrana

-Circuito I -Circuito II -Muestra de Cloro Gas -Valor permisible de Generación de Clorato de Sodio “NaCLO3”

4.- Estimar la frecuencia de falla de los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Frecuencia de falla de los electrolizadores del sistema

-Causa de Fallas Prematuras de los electrolizadores -Condiciones de las Membranas que fallaron -Interruptor Puente de los electrolizadores

-Falla de rotámetro -Rotura de tuberías de alimentación de soda caustica y salmuera. -Presión de los colectores de Cloro -Parámetros de los circuitos y cambio de cargas. -Presencia de ampollas y arrugas -Grandes manchas oscuras -Abrasión de malla y bandeja -Jumper Switch

5. Comparar los Circuitos I y II que conforman el área de Celdas de la Planta Cloro Soda

Comparación del Circuito I y II del área de Celdas

55

Page 59: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

59

CAPÍTULO III

Marco Metodológico

3.1 Referentes Metodológico

La investigación es un proceso que está compuesto por una serie de etapas,

las cuales se derivan una de la otra. Por ello, al llevar a cabo un estudio o

investigación, el investigador debe conocer y definir las distintas maneras de

realizarla, tanto en contenido como en su estructura organizativa, para que de esta

forma la investigación resultante sea válida y confiable. (Bavaresco, 2003:12). Lo

que hace y condiciona una investigación es el procedimiento que se sigue al llevar

a cabo la misma; por ello en este capítulo se define el procedimiento para

desarrollar esta investigación con base a los objetivos planteados.

3.1.2 Diseño de la investigación

Según Sampieri y otros (2001:78), “el diseño se refiere al plan o

estrategia concebida para obtener la información que se desea. El diseño

señala al investigador lo que debe hacer para alcanzar sus objetivos de

estudio y para contestar las interrogantes de conocimiento que se ha

planteado”. Hurtado (2002:15) consideran que es el “Conjunto de decisiones,

pasos, esquema y actividades a realizar en el curso de la investigación."

Por lo tanto, Sampieri y otros (2001:65) explican que los diseños cuasi

experimental de investigación ,debido a que según es donde manipulan

deliberadamente, al menos, una variable independiente para observar su efecto y

relación con una o más variables dependientes.

Page 60: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

60

Solo que difieren de los experimentos “verdaderos” en el grado de

confiabilidad que se pueda obtener en los resultados”. Por tal motivo, la actual

investigación es de tipo experimental ya que se manipulan variables estudiadas.

De igual manera, es necesario precisar que esta investigación es de campo,

que según Arias (1999:28) señala que una investigación de campo consiste en

la recolección de datos de los sujetos investigados, o de la realidad donde

ocurren los hechos (datos primarios), sin manipular o controlar variable

alguna.”

Por los objetivos indicados en la actual investigación desarrollada se

considera de éste tipo ; ya que se pretende establecer una interacción entre

los objetivos y la realidad de la situación del campo, observar y recolectar

los datos directamente de la realidad, en su situación natural.

Siguiendo el mismo orden de ideas, es necesario precisar que esta

investigación es de tipo documental, según Hurtado (2002:17) “el estudio de

problemas con el propósito de ampliar y profundizar el conocimiento de su

naturaleza, con apoyo, principalmente, en trabajos previos, información y

datos divulgadas por medios impresos, audiovisuales o electrónicos”.

La originalidad del estudio se reflejará en el enfoque, criterios,

conceptualizaciones, reflexiones, conclusiones, recomendaciones y, en

general, en el pensamiento del estudiante.

Page 61: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

61

La atribución de que esta investigación es de tipo documental, por

motivo del apoyo en fuentes de carácter documental en estricto sentido

bibliográfico, basado en la consulta de libros, en artículos o ensayos de

revistas y periódicos.

3.1.3 Tipo de investigación

El tipo de investigación se refiere al grado de profundidad con que se aborda

un objeto o fenómeno. Sabino (2002:28). De manera que, Sabino (2002) define la

investigación descriptiva como aquella que "radica en describir algunas

características fundamentales de conjuntos homogéneos de fenómenos. Las

investigaciones descriptivas utilizan criterios sistemáticos que permiten poner de

manifiesto la estructura o el comportamiento de los fenómenos en estudio,

proporcionando de ese modo información sistemática y comparable con la de

otras fuentes".

Según Arias (1999:46) "los estudios descriptivos miden de forma

independiente las variables, y aun cuando no se formulen hipótesis, las primeras

aparecerán enunciadas en los objetivos de la investigación".

Por tal motivo, este trabajo de investigación es también de tipo descriptivo,

porque permitirá poner de manifiesto la relevancia que tiene el mantenimiento

eficaz y eficiente de operación del equipo interruptor puente, ya que es un equipo

clave para mantener la producción de la Planta Cloro Soda.

Así mismo Hurtado (2012) también considera que en una investigación

analítica se pretende encontrar pautas de relación interna en un evento, a fin de

llegar a un conocimiento más profundo de dicho evento, que la simple descripción;

Page 62: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

62

intenta identificar las sinergias o los aspectos menos evidentes de los eventos

analizados. En algunos casos se manifiesta como contrastación de un evento con

otro, o la medida en que un evento contiene o se ajusta a ciertos criterios, por

ejemplo, un ser con un deber ser, o una situación práctica con unos criterios

teóricos.

De acuerdo con ello este estudio se perfila como una investigación analítica

como puede inferirse del hecho de que la evaluación del desempeño de los

electrolizadores del área de celdas electrolíticas se tratará individualmente a fin de

contrastar cada uno de los tipos de membranas que utilizan estos equipos, y la

eficacia que tienen cada una de ellas con respecto a la eficiencia de corriente que

debe mantener el sistema. Derivándose de ello un conocimiento más general que

permita al investigador evaluar la veracidad y aplicabilidad del modelo teórico.

3.1.4 Nivel y Modalidad de la Investigación

Hernández S (1996) “los estudios explicativos van más allá de la descripción

de conceptos o de fenómenos o del establecimiento de relaciones entre

conceptos; están dirigidos a responder a las causas de los eventos físicos o

sociales”. El medio de que se valen para tal labor es la verificación de una

hipótesis que en estos casos es imprescindible. Las características de este tipo

de estudios son, de manera general, las siguientes:

- parten de un abundante cuerpo teórico;

- identifican las relaciones de causalidad; y,

- proponen nuevas hipótesis para futuros estudios.

Page 63: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

63

Esta investigación es explicativa porque en este nivel se analizan y sintetizan

los datos obtenidos en la investigación, para llegar a las conclusiones del objeto

de estudio. Para deducir que es un nivel explicativo se inició con una investigación

exploratoria, para poder recolectar los datos necesarios que nos permitan

constituir una visión aproximada de dicho planteamiento, es decir, un nivel

superficial de conocimiento y utilidad para futuros intereses sobre el tema.

Posteriormente se llegó al nivel descriptivo, por cuanto implico el desarrollo

detallado y entendible de las características, conceptos, variables y parámetros

relacionados con el tema de estudio, poniendo de manifiesto los conocimientos

teóricos y metodológicos asumidos durante el nivel exploratorio de la

investigación.

Luego se llegó al nivel comparativo con el objeto de lograr la identificación de

diferencias o semejanzas en el desempeño y eficiencia de cada uno de los tipos

de membranas utilizadas en los electrolizadores, en consideración la aparición de

un evento, en dos o más contextos, grupos o situaciones diferentes.

Y por ultimo el nivel analítico ya que se realizó la desarticulación general de las

partes en estudio como lo son los electrolizadores y sus elementos internos como

membrana iónica y ánodo fundamentales para el buen desempeño del equipo,

descomponiéndolo en sus partes o elementos para observar las causas, la

naturaleza y los efectos, analizando y examinando particularidades de las

variables cuestionadas en ambas maquinas como la eficiencia energética,

confiabilidad, consumo de combustible, inversión inicial, mantenimiento y efectos

ambientales.

Page 64: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

64

3.1.5 Población y Muestra

Población

Según Chávez (2004:52), “La población de un estudio es el universo de la

investigación sobre el cual se pretende generalizar los resultados. Está

constituida por características o estratos que le permiten distinguir los sujetos,

unos de otros”.

Partiendo de esta definición, y considerando que en este caso particular se

persigue la optimización del proceso de producción de cloro de la Planta Cloro

Soda, por lo tanto se propone el analizar el desempeño de los electrolizadores de

dicha planta, así la población estaría representada por el área de Celdas o

Electrolisis de la Planta Cloro Soda del Complejo Petroquímico Ana María

Campos.

La población es finita, además de acuerdo a su función se considera como

objetiva debido a que se tiene acceso a cada una de las instalaciones que

conforman la población de estudio.

Muestra

Chávez, (2004:52) expresa que “La muestra es una porción

representativa de la población, que permite generalizar sobre ésta, los

resultados de una investigación. Su propósito básico es extraer información que

resulta imposible estudiar en la población, porque esta incluye la totalidad”.

Este análisis se efectuará a los electrolizadores pertenecientes al área de

Celdas de la Planta Cloro Soda del Complejo Petroquímico Ana María Campos.

Page 65: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

65

3.1.6 Técnicas e Instrumentos de Recolección de datos

“Las técnicas de investigación son medios que utiliza el investigador para

medir el comportamiento o atributos de las variables. Entre estos se pueden

mencionar: los cuestionarios, las entrevistas y escalas de clasificación, entre

otros”. (Chávez, 2004:79).

Las técnicas de recolección de datos aseguran la fluencia de la

información ya que ellos nos conllevan a la toma de parámetros y de

normativas a seguir en el alcance del conocimiento. “La recolección se

efectúa sólo como una consecuencia de la necesidad de encontrar los datos

requeridos para su comprobación empírica” (Méndez, 2001:36). “La

investigación no tiene significado sin las técnicas de recolección de datos.

Éstas técnicas conducen a la verificación del problema planteado. Cada tipo de

investigación determinará las técnicas a utilizar y cada técnica establece sus

herramientas, instrumentos o medios que serán empleados” (Bavaresco, 2003:33).

En este trabajo se aplicó una variedad de técnicas de recolección de

datos con el fin de cumplir con cada uno de los objetivos planteados. Las

fuentes de recolección de datos utilizados en este diseño y sus implicaciones

pueden clasificarse según su procedencia de la siguiente manera:

Observación directa: esta técnica se aplica para la verificación en

persona del problema, predecir las características y datos que se

sistematizaran en la investigación haciendo énfasis en la percepción

sensorial, aumentando las probabilidades de datos exactos, es decir objetivos

y comprobables.

Page 66: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

66

Bavaresco (2003:54) “las observaciones se pueden considerar como la

técnica de mayor importancia, por cuanto es la que conecta al investigador con la

realidad, es decir al sujeto con el objeto o problema que se está estudiando.

Entrevistas no estructuradas: Tamayo (2009:19) se expresa de esta técnica

como “la relación directa establecida entre el investigador y su objeto de estudio a

través de individuos o grupos con el fin de obtener testimonios orales”. Las

entrevistas no estructuradas fueron realizadas a los ingenieros de Planta Cloro

Soda.

Revisión bibliográfica o documental: Bavaresco (2003:54) afirma “esta

técnica tiene su apoyo en los distintos tipos de notas de contenido,

información general, resumen, paráfrasis, comentarios o confrontación directa

(textual o literal) mixta y cruzada así como la técnica de cita de pie de página y en

la bibliografía final del trabajo de investigación”.

El estudio aborda esta técnica de gran importancia para el desarrollo de la

investigación aplicada, puesto que es una buena fuente de recolección de datos a

través de esta vía, nos garantiza la optimización de la teoría analizada para

la resolución de problemas prácticos que involucran dichas investigación.

3.2 Operacionalización de las Variables

Las variables de estudio de esta investigación están relacionadas con la

visualización y compresión del tema abordado por tanto esta variable quedará

establecidas de la siguiente manera: Sistema de Electrolizadores del área de

Celdas Electrolíticas.

Page 67: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

67

En este sentido la operacionalización de las variables para la evaluación del

desempeño de los electrolizadores para mejorar la producción de cloro, en las

cuales se instauran las pertinencias que exhiben en su dimensionamiento,

indicadores, sub-indicadores y sus técnicas, que se muestra en la tabla 3.

Page 68: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

68

3.2- Tabla 3. Operacionalización de las Variables

Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

Objetivo General: Evaluar el desempeño de los electrolizadores para mejorar la producción de cloro de la Planta Cloro Soda del Complejo Petroquímica Ana María Campos

Objetivos Específicos Variable Dimensiones Indicadores Sub indicadores Técnicas Instrumentos

1.- Diagnosticar la situación actual del sistema de electrolizadores que conforman el área de celdas de la Planta Cloro Soda

Sistema de Electrolizadores o área de celdas electrolíticas

Situación actual del sistema de electrolizadores

Identificar los electrolizadores por circuito Tipos de membranas utilizadas

Circuito I: EL201-EL236 CircuitoII: EL237-EL272 Marca: - ASAHI GLASS -DUPON

Revisión bibliográfica

Hoja de Registro Manual de Proceso Área de celdas electrolisis

2.- Analizar los tipos de membranas utilizadas en los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Tipos de membranas utilizadas en sistema de electrolizadores por circuito

- ASAHI GLASS -DUPON -Membranas por distribución de ensamblados -Membranas por tiempo de servicio de cada electrolizador

(Flemion): F8020/F8021 (Nafion): N982TX N2010TX N2100TX

Revisión bibliográfica Observación directa Entrevista no estructurada

Hoja de Registro “Membrane Cell Plant Operating Manual”. Manual C B1/B2/B3-D1-D7- D8-D9 – E-144 – F.(OXITECH)

3.- Medir la eficiencia de corriente en los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Eficiencia de corriente en los electrolizadores del sistema

-Eficiencia de corriente en electrolizadores -Eficiencia de Corriente por tipo de membrana

-Circuito I -Circuito II -Muestra de Cloro Gas -Valor permisible de Generación de Clorato de Sodio “NaCLO3”

Revisión bibliográfica Observación directa y estructural

Hoja de Excel Hoja de registro

4.- Estimar la

frecuencia de falla de los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Frecuencia de

falla de los

electrolizadores

del sistema

-Causa de Fallas Prematuras de los electrolizadores -Condiciones de las Membranas que fallaron -Interruptor Puente de los electrolizadores

-Falla de rotámetro -Rotura de tuberías de alimentación de soda caustica y salmuera. -Presión de los colectores de Cloro -Parámetros de los circuitos y cambio de cargas. -Presencia de ampollas y arrugas -Grandes manchas oscuras -Abrasión de malla y bandeja -Jumper Switch

Observación Directa y estructural

cocomnH

Hoja de cálculo de Excel Hoja de registro

5. Comparar los Circuitos I y II que conforman el área de Celdas de la Planta Cloro Soda

Comparación del

Circuito I y II del

área de Celdas

68

Page 69: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

69

3.3.- Procedimientos

Evaluar el desempeño de los electrolizadores para mejorar la producción de cloro de la Planta Cloro Soda del Complejo Petroquímica Ana María Campos

Objetivo especifico Metodología aplicada Resultados

1.- Diagnosticar la situación actual del sistema de electrolizadores que conforman el área de celdas de la Planta Cloro Soda

Visitas al área de celdas de la Planta Cloro Soda Revisión de datos técnicos.

Se reconoce la situación del sistema del Jumper Switch en el área de celdas de electrolizadores, se conocen los parámetros operacionales del equipo y se dispone de las condiciones del agua requerida según diseño para dicho sistema.

Registro descriptivo de datos de funcionamiento.

Se logra profundizar en el entendimiento sobre parámetros y magnitudes del Jumper Switch

Formulación de objetivos. Ya con un organigrama mental y físico definido, se pudo formular los pasos para lograr un objetivo principal.

Evaluación del de tipo de información de recursos disponibles.

Se reunió, se analizó y se clasificaron las herramientas disponibles para atacar los objetivos planteados.

2.- Analizar los tipos de membranas utilizadas en los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Revisión bibliográfica, documental, estadística y cartográfica.

Al tener acceso a toda la información documentada posible, se pudo plasmar de manera general el mapa de actividades cronológicas y sincronizar el abordaje de puntos teóricos y prácticos durante la investigación.

Recolección de datos de campo.

Durante esta importante actividad, se complementó con teoría, para obtener cierto grado de pericia sobre lo concerniente al tema de la investigación.

Crear tabla para asentar datos de campo y tópicos de importancia.

Esta metodología nos permitió diseñar la herramienta principal con que contamos para analizar y concluir los resultados de la investigación.

Organigrama de trabajo.

Este método se implementó para establecer conexiones armónicas entre todo el material, tanto el ya existente como el producido por espontaneas visitas al campo y entrevistas esporádicas no estructuradas.

Análisis y verificación de datos de campo y documentales.

Ya con la matriz comparativa diseñada y cargada con todos los datos posibles recolectados, se logró de una forma clara establecer diferencias y conclusiones.

3.- Medir la eficiencia de corriente en los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Clasificación y registros de información. Aquí la síntesis fue utilizada como herramienta de depuración y solidificación de datos. Síntesis y conclusiones. Ya desbastada toda la información se clasifico lo más importante.

Elaboración de cuadros y tablas.

Se cargó la información obtenida en tablas y gráficos estadístico y didácticos para una clara interpretación .

4.- Estimar la frecuencia de falla de los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Comparación de magnitudes iniciales y finales del comportamiento de los equipos estudiados.

En este paso concluyente se procedió a vaciar la información relevante de los equip en cuestión en la matriz de comparación, estableciendo un balance operacional final de las mismas.

Consulta y supervisión para implementar la matriz comparativa.

Se solicitó observación del procedimiento con la matriz comparativa de parte del tutor industrial reforzando y debatiendo los análisis concluyentes.

Información, debate y conclusión.

En el espacio geográfico y poblacional (área de Celdas electrolíticas), se crearon expectativas durante el proceso investigativo donde se optó por divulgar resultados del estudio por medio de la matriz comparativa, promoviendo el debate sobre los mismos y concluyendo tópicos sobre el tema.

5. Comparar los Circuitos I y II que conforman el área de Celdas de la Planta Cloro Soda Elaboración, recopilación general y

preparación para impresión preliminar. En esta parte culminan este trabajó con la matriz de información y comparación, y anexos recolectados durante toda la investigación.

Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

69

Page 70: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

70

3.4 Cronograma de Actividades

Objetivos

Actividades

Tiempo

MESES – AÑO 2015

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO

1.- Diagnosticar la situación actual del sistema de electrolizadores que conforman el área de celdas de la Planta Cloro Soda

Visitas a la planta de cloro soda Revisión de datos técnicos Registro descriptivo de datos de funcionamiento

Formulación de objetivo Revisión bibliográfica se realiza una observación directa de la situación actual del sistema de electrolizadores

2.- Analizar los tipos de membranas utilizadas en los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Revisión bibliográfica se realiza una observación directa de los tipos de membranas utilizados en el sistema

Recolección de datos de campo

Crear tabla para asentar datos de campo y tópicos de importancia.

Análisis y verificación de datos de campos y documentales

Clasificación de registro de información

3.- Medir la eficiencia de corriente en los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda

Síntesis y conclusiones Esquema final.

Redacción del borrador final

Elaboración de cuadros, tablas y

graficas de eficiencia de corriente por tipo membrana y servicio de mtto de los electrolizadores según num de ensamblado

4.- Estimar la frecuencia de falla de los electrolizadores del área de celdas de la Planta Cloro Soda 5. Comparar los Circuitos I y II que conforman el área de Celdas de la Planta Cloro Soda

Falla de elementos y variables claves

para el sistema (Rotametro,Tuberias)

Parada del circuito y cambio de carga

Función del Jumper Swicth

Información, debate y conclusión.

Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

70

Page 71: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

71

CAPITULO IV

4. Descripción y Análisis de los Resultados

Situación actual del sistema de Electrolizadores que conforman el área

de celdas

La sala de celdas de la planta Cloro soda está conformada por dos circuitos

independientes con 36 electrolizadores MGC-30 cada uno, los cuales operan

según diseño a una intensidad de corriente de 180 kA y 136 V y en la actualidad

planta se encuentra operando por debajo del diseño a una corriente de 130KA. Un

electrolizador es un ensamblado de dos o más celdas electrolíticas; el ánodo y el

cátodo están separadas por una membrana iónica delgada. El electrolizador MGC-

30 (Membrane Gap Cell) está compuesto por 30 compartimientos anódicos, 30

membranas y 30 compartimientos catódicos.

Los electrolizadores de los circuitos I y II de la planta Clorosoda utilizan

membranas fabricadas por Asahi Glass (Flemion F8020 y F8021) y Dupon (Nafion

N982TX, N2010TX, N2030TX y N2100TX). Las Figura 8 y 9 muestran la

distribución de los diferentes tipos de membranas en los circuitos I y II

respectivamente. En la Figura 8 se observa que la mayoría de las membranas son

Nafion, siendo el 42% de tipo N982TX, el 44% del tipo N2030TX, el 3% del tipo

N2010TX y N2100TX. De manera similar, en la Figura 9 se observa que la

mayoría de las membranas utilizadas por los electrolizadores del circuito II son

Nafion, siendo 50% del tipo N982TX, el 36% del tipo N2030TX, el 8% del tipo

N2100TX y el 3% del tipo N2010TX. El tipo de membrana Asahi F8021 siendo 8%

para el circuito I y 3% para el circuito II.

Page 72: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

72

Figura 8. Distribución de membranas circuito I.

Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

Figura 9.Distribución de membrana circuito II

Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

N2100 3%

F8021 8% N2010TX

3%

N2030TX 44%

N982TX 42%

N2100 F8021 N2010TX N2030TX N982TX

N2100 8%

F8021 3%

N2010TX 3%

N2030TX 36%

N982TX 50%

N2100 F8021 N2010TX N2030TX N982TX

Page 73: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

73

Actualmente el área de celdas consta en su mayoría con electrolizadores

con más de 4 años en servicio, asimismo, produce una posible disminución en el

desempeño de los electrolizadores el cual afecta la producción de cloro de planta

debido a estar limitada por no subir carga mayor a 130KA.

Durante el periodo de enero - marzo del año 2015, la carga promedio manejada

por los electrolizadores fue de 113,05 KA para el circuito I y 126.05 KA para el

circuito II.

Las Tablas 4 y 5 muestran la distribución de ensamblados en ambos

circuitos de electrolizadores, así como el tipo membrana instalada y el tiempo en

servicio de los mismos. El promedio de días en operación para el circuito I fue de

1047 días, siendo el máximo de 2121 días reportado para el electrolizador EL-219

(ensamblado #514D, membrana N982TX). Asimismo, el promedio de días en

operación para los electrolizadores del circuito II fue de 942 días, siendo el

máximo de 2091 días reportado por el EL-270 (ensamblado #516G, membrana

N2030TX).

En el mismo sentido, los electrolizadores del circuito I constan de 10

electrolizadores con más de 4 años en servicio y en el circuito II de 7

electrolizadores con mas de 4 años en servicio, siendo la vida útil de las

membranas 3 años, es decir, a mayor tiempo en servicio un electrolizador es

posible una disminución de la eficiencia del electrolizador y un incremento en el

contenido de soda cáustica en el anolito respectivamente, sin embargo no impacta

la calidad de cloro.

Page 74: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

74

Tabla 4. Distribución de ensamblados, tipos de membranas y tiempo en servicio

de los electrolizadores circuito I.

Electrolizador Ensamblado Fecha

Servicio Fecha última Reparación

Tipo de membrana

Días en servicio

EL-201 #601 24/05/2014 00/00/00 N2030TX 108

EL-202 #541B 15/04/2010 29/11/2013 N2030TX 1587

EL-203 #572ª 24/05/2012 08/05/2013 N2030TX 828

EL-204 535C 20/11/2009 02/04/2014 N982TX 1732

EL-205 #561E 03/10/2011 25/05/2014 N982TX 1059

EL-206 #569 17/04/2012 00/00/00 N982TX 865

EL-207 #597 25/03/2014 00/00/00 N2030TX 167

EL-208 #602 26/05/2014 00/00/00 N2030TX 106

EL-209 575 25/05/2012 00/00/00 N982TX 827

EL-210 #576 26/05/2012 00/00/00 N2030TX 826

EL-211 #566F 02/05/2012 07/04/2014 N982TX 850

EL-212 #554ª 07/06/2011 30/08/2013 F8021 1175

EL-213 #548B 18/04/2011 19/06/2013 N982TX 1224

EL-214 #594 28/01/2014 04/10/2013 N2100TX 224

EL-215 586B 29/04/2013 02/04/2013 N982TX 493

EL-216 544D 14/03/2011 15/11/2013 N982TX 1258

EL-217 #532 21/09/2009 00/00/00 N2010TX 1791

EL-218 574 25/05/2012 00/00/00 N2030TX 827

EL-219 #514D 21/10/2008 29/12/2013 N982TX 2121

EL-220 #530J 14/08/2009 15/04/2014 N2030TX 1828

EL-221 #570 23/04/2012 00/00/00 N982TX 859

EL-222 #547-K 03/05/2011 09/04/2013 N2030TX 1209

EL-223 555-B 22/08/2011 29/08/2012 F-8021 1100

EL-224 538C 01/03/2010 21/11/2013 N982TX 1631

EL-225 #604 16/06/2014 00/00/00 N2030TX 86

EL-226 #552B 26/05/2011 25/03/2014 F8021TX 1186

EL-227 #578 27/08/2012 00/00/00 N982TX 345

EL-228 #531 18/09/2009 00/00/00 N2030TX 1794

EL-229 #558ª 29/08/2011 06/12/2011 N2030TX 1093

EL-230 #553D 04/05/2011 13/05/2013 N2030TX 1208

EL-231 #535D 20/11/2009 02/04/2014 N2030TX 1732

EL-232 529D 14/08/2009 19/09/2013 N982TX 1828

EL-233 #567ª 16/03/2012 16/04/2012 N2030TX 896

EL-234 577 02/07/2012 00/00/00 N982TX 790

EL-235 595 06/03/2014 00/00/00 N2030TX 186

EL-236 #528D 22/07/2009 07/11/2013 N982TX 1850

Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

Page 75: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

75

Tabla 5. Distribución de ensamblados, tipos de membranas y tiempo en servicio

de los electrolizadores circuito II.

Electrolizador Ensamblado Fecha

Servicio Fecha última Reparación

Tipo de membrana

Días en servicio

EL-237 598 01/04/2014 00/00/00 N2030TX 161

EL-238 571 27/04/2012 00/00/00 N982TX 855

EL-239 531G 18/09/2009 22/05/2014 N2030TX 1794

EL-240 584A 13/04/2013 29/04/2013 N982TX 509

EL-241 591A 06/06/2013 25/10/2013 N2100 456

EL-242 596 24/03/2014 00/00/00 N982TX 168

EL-243 549-E 04/05/2011 22/10/2013 N982TX 1208

EL-244 587A 16/05/2013 04/06/2012 N982TX 476

EL-245 579-A 28/08/2012 14/10/2013 N2030TX 734

EL-246 573 A 24/05/2012 26/10/2012 N982TX 828

EL-247 546-C 11/04/2011 13/10/2011 N2010TX 1231

EL-248 534F 17/11/2009 02/06/2014 N2030TX 1735

EL-249 600 12/05/2014 00/00/00 N2030TX 120

EL-250 537E 11/02/2010 03/04/2014 N982TX 1651

EL-251 551-F 23/05/2011 18/07/2013 F-8021 1189

EL-252 550-D 16/05/2011 24/11/2011 N2030TX 1196

EL-253 585-A 19/03/2011 07/03/2014 N982TX 1253

EL-254 559 27/09/2011 00/00/00 N982TX 1065

EL-255 564-B 27/12/2011 30/10/2012 N2030TX 975

EL-256 581 10/12/2012 00/00/00 N2030TX 632

EL-257 557A 26/08/2011 24/05/2014 N982TX 1096

EL-258 588D 18/05/2013 28/12/2013 N-982TX 474

EL-259 542C 04/05/2010 06/12/2013 N982TX 1568

EL-260 580-A 19/09/2012 01/11/2012 N982TX 713

EL-261 582 08/02/2013 00/00/00 N2030TX 574

EL-262 589-B 17/05/2014 12/05/2014 N982TX 115

EL-263 536C 21/12/2009 12/03/2014 N982TX 1701

EL-264 592A 04/07/2013 22/07/2013 N2100TX 428

EL-265 583 13/02/2013 18/01/2013 N982TX 569

EL-266 565 03/02/2012 00/00/00 N982TX 939

EL-267 526-E 03/06/2009 28/12/2013 N982TX 1899

EL-268 #593 11/11/2013 00/00/00 N-2100TX 301

EL-269 560 27/09/2011 00/00/00 N2030TX 1065

EL-270 516-H 21/11/2008 03/12/2013 N2030TX 2091

EL-271 562B 06/10/2011 10/06/2013 N2030TX 1056

EL-272 556A 24/08/2011 26/03/2014 N2030TX 1098

Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

Page 76: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

76

4.3 Determinar la eficiencia de corriente de los electrolizadores por

circuito

Con la finalidad de estimar la eficiencia de corriente de los electrolizadores

del circuito I y II, se procedió a calcular la eficiencia a través del método

suministrado por la licenciante DENORA, este método da resultados de eficiencia

de corriente eficaces, ya que considera variables de proceso que pueden afectar

la eficiencia de corriente, y de igual manera, calcula el voltaje corregido a una

densidad de corriente 3.5 KA/M2, 90°C y 33% NaOH. Ver anexo 1 y 2.

La figura 10 y 11 muestran la eficiencia de corriente calculada y la

generación de clorato de sodio para los electrolizadores del circuito I y II

respectivamente, durante el período comprendido entre febrero y abril de 2015.

Para ambos circuitos se observa que no se cuenta con resultados para todos los

electrolizadores, debido a que se realiza la recolección de muestras para el anolito

y cloro gas diariamente, obteniendo las muestras contaminadas con aire

descartándose los resultados por presentar alto contenido de oxigenó y nitrógeno.

Para el circuito I solo se cuenta con resultados de eficiencia de corriente

para 10 electrolizadores lo que representa el 27,77% del total de los mismos.

Entre los resultados obtenidos se tiene una eficiencia de corriente promedio de

94% para este circuito, siendo el máximo reportado de 96% para el electrolizador

EL-229 (ensamblado #558A, membrana N2030TX) y el valor mínimo de 88%

reportado por el electrolizador EL-212 (ensamblado #554A, membrana F8021).

En cuanto a la generación de clorato de sodio se observa que para los

electrolizadores algunos de los valores reportados se encuentran por encima del

valor máximo permisible para este parámetro (2,0 g/L), obteniendo un promedio de

(2,51 g/L) para el circuito I. Asimismo, los electrolizadores que reportaron altos

valores de generación de clorato de sodio se corresponden en su mayoría con las

Page 77: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

77

eficiencias de corriente más bajas. Este comportamiento es de esperarse ya que

el clorato de sodio es producto de una reacción secundaria dentro del

electrolizador y es generado en las celdas debido a la deficiencia de membranas

(retromigración de OH del catolito hacia el anolito), y un alto incremento de clorato

de sodio en el anolito ocasiona deterioro en la membrana.

Figura 10. Eficiencia de corriente de los electrolizadores del Circuito I. Período. Febrero - Abril.

Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

Asimismo, de acuerdo con los resultados mostrados en la figura 11, se

cuenta con valores representativos para 19 electrolizadores para el circuito II lo

que representa el 52,77% del total. El valor promedio para eficiencia de corriente

en el circuito II fue de 97%, siendo el valor máximo de 98.7% reportado por el

electrolizador del EL-253 (ensamblado #580A, membrana N982TX) y el valor

mínimo de 94% reportado por el electrolizador EL-248 (ensamblado #551G,

membrana F8021).

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

80,0

82,0

84,0

86,0

88,0

90,0

92,0

94,0

96,0

98,0

100,0

GE

NE

RA

CIÓ

N D

E N

aC

lO3 (

g/L

)

EF

ICIE

NC

IA (

%)

ELECTROLIZADORES

Eficiencia de corriente

Page 78: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

78

En cuanto a la generación de clorato de sodio en los electrolizadores del

circuito II se observa que la mayoría reportaron valores inferiores a 2,0 g/L (valor

máximo permisible).

Figura 11. Eficiencia de corriente de los electrolizadores del Circuito II. Período. Febrero - Abril.

Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

4.3.2 Eficiencia de corriente por tipo de membrana

En las Tablas 6 y 7 se muestran los valores promedio para la eficiencia de

corriente, el tiempo en servicio y la generación de clorato de sodio NaClO3

generado en los circuitos I y II respectivamente. En la Tabla 6 se observa que la

eficiencia de corriente reportada se encuentra alrededor del 90% y 94%. La

membrana que reportó la eficiencia más alta fue la membrana de tipo N2030TX

(95%). En cuanto a la generación de clorato de sodio se observa que los valores

promedio reportados se encuentran en su mayoría por encima del valor permisible

de 2,0 g/L (máximo permisible).

Page 79: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

79

En cuanto al tiempo en servicio de los electrolizadores, las membranas

N2010TX y F8021 fueron las que reportaron mayor tiempo promedio en servicio

(1788 días y 1150,66 días), mientras que las membranas N982TX y N2030TX

fueron las que presentaron menor duración (1116 días y 969,43 días).

Tabla 6. Datos promedio por tipos de membranas para los electrolizadores del circuito I.

Tipo de membrana

Tiempo promedio

en servicio (días)

Eficiencia de

corriente promedio

(%)

Promedio de

generación de NaClO3

(g/L)

Número de muestras

representativas

N2100TX 221 00 00 00

F8021 1150,66 90 3,2 1

N2010TX 1788 00 00 1

N2030TX 969,43 95 2,4 5

N982TX 1116 94.5 3 3 Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

Asimismo, en la Tabla 7 se observa que la eficiencia de corriente reportada

se encuentra alrededor del 90% y 97%. La membrana que reporto la eficiencia

más alta fue la membrana de tipo N2100TX (97%). En cuanto a la generación de

clorato de sodio se observa que los valores promedio reportados se encuentran

alrededor de 2 g/L y la membrana tipo F8021 presento valores por encima del

máximo permisible (2 g/l). Es importante mencionar que las membranas tipo

N2100TX han venido operando con una eficiencia optima y con respecto a la

generación de clorato de sodio presentan los valores más bajos < 1.5 g/l.

Page 80: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

80

Tabla 7. Datos promedio por tipos de membranas para los electrolizadores del circuito II.

Tipo de membrana

Tiempo promedio en servicio (días)

Eficiencia de corriente promedio

(%)

Promedio de generación de NaClO3

(g/L)

Número de muestras

representativas

N2100TX 392 97 1 3

F8021 1186 00 00 00

N2010TX 1228 96,75 1,70 1

N2030TX 1015 96 3 2

N982TX 946 90 2 13 Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

Para ambos circuitos se incluyó el número de muestras representativas,

como se menciono anteriormente debido a los problemas presentados durante los

análisis se cuenta con muy pocas muestras, lo que disminuye la confiabilidad de

los resultados presentados.

Por su parte, las Figuras 12 y 13 relacionan la eficiencia de corriente con los

días en servicio de acuerdo con el tipo de membrana utilizada. En la Figura 12 se

observa que la eficiencia de corriente con respecto a las membranas tipo F8021

son afectadas con el tiempo en servicio. No se contaron con muestras

representativas para el cálculo de la eficiencia para el tipo de membrana N2100TX

y N2010TX.

Page 81: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

81

Figura 12. Relación entre el tiempo de servicio y la eficiencia de corriente según el

tipo de membrana para el Circuito I. Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

En la figura 13 se observa que la eficiencia de corriente del circuito II se

mantiene prácticamente constante independientemente de los días en servicio de

acuerdo a los diferentes tipos de membranas. No se contaron con muestras

representativas para el cálculo de la eficiencia para el tipo de membrana F8021.

Figura 13. Relación entre el tiempo de servicio y la eficiencia de corriente según el tipo de membrana para el Circuito II. Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

50

65

80

95

N2100 F8021 N2010TX N2030TX N982TX

Pro

me

dio

tie

mp

o e

n s

erv

icio

(d

ías

)

Efi

cie

ncia

de c

orr

ien

te (

%)

Tipos de membranas

Eficiencia de corriente

0

500

1000

1500

2000

2500

50

65

80

95

N2100 F8021 N2010TX N2030TX N982TX

Pro

me

dio

tie

mp

o e

n

se

rvic

io (

día

s)

Efi

cie

nc

ia d

e c

orr

ien

te (

%)

Tipos de membranas

Eficiencia de corriente

Page 82: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

82

4.4.- Estimar la Frecuencia de Fallas de los electrolizadores.

Durante el trimestre de enero - marzo del año 2015 se repararon 19

ensamblados y entre ellos algunos electrolizadores les correspondía ser

desarmados por presentar más de 5 años en servicio.

La figura 14 muestra la distribución de la frecuencia de falla entre los

diferentes tipos de membranas. Se observa que el 53% de las fallas ocurrieron en

membranas del tipo N2030TX. Asimismo, las membranas de tipo N982TX

presentaron el 37%, y por último las membranas F8021 presento un 10%.

Figura 14. Distribución de la frecuencia de falla de las membranas Enero - Marzo 2015. Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

La figura 15 muestra el número de ensamblados o electrolizadores que

fallaron por mes. Durante el mes de abril se reportaron siete (7) electrolizadores

con fallas. Asimismo, durante el mes de mayo se reportaron diez (10)

electrolizadores con falla. Finalmente durante el mes de junio se reportaron dos (2)

electrolizadores con fallas.

F8021 10%

N982TX 37%

N2030TX 53%

F8021 N982TX N2030TX

Page 83: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

83

Figura 15. Frecuencia de falla de electrolizadores en Enero - Marzo del 2015. Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

4.4.1 Reparaciones de ensamblados.

Del 100% que representan los 72 electrolizadores en el área de celdas, el

26.38% (19 electrolizadores) representa el total de electrolizadores que fugaron

en el lapso analizado, tanto como ensamblados nuevos y ensamblados que

habían sufrido reparaciones anteriores. La tabla 8 muestra los tiempos en servicio

máximos de algunos de estos ensamblados reparados desde su última instalación

hasta su presente.

Estos ensamblados observados en la tabla indica ser reparado por fugas en

algunas de sus celdas, igualmente se pudo establecer que algunos ensamblados

han sido reparados reiteradamente en el termino de menos de 1 meses.

0 2 4 6 8 10

Enero

Febrero

Marzo

Número de Fallas

Page 84: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

84

Tabla 8. Duración de ensamblados reparados reiteradamente en el periodo enero - marzo

2015.

ENSAMBLADOS REPITE FUGA

EN 1 MES

ENSAMBLADOS REPITE FUGA

EN 3 Y 6 MESES

#535C (12 días)

#535D (20 días)

#534E (10 días)

#603 (14 días)

#534D (1 meses

y 21 días)

#516H (3

meses)

#530I (3 meses y 17 días)

#531F (3 meses

y 25 días)

#589A (4 meses y 3 días)

#552a (4 meses

y 15 días)

#523D (5 meses

y 22 días)

Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

De 19 ensamblados, 10 han sido reparados reiteradamente y los 09

sobrantes se han mantenido en servicio hasta más de 1 y 2 años en servicio sin

volver nuevamente a fugar. Esto nos indica tal como se viene efectuando

(reemplazo de celdas) no se garantiza que elimine la celda problema, ya que

puede existir otras celdas con fugas o durante el proceso de reemplazo se puede

dañar alguna de las membranas, esto se evidencia en los análisis de ppm de

NaOH realizado al electrolizador luego de colocarlo nuevamente en servicio.

En la tabla 9 se muestra la concentración de NaOH de los ensamblados

nuevos y reparados reiteradamente entre enero-marzo, en la misma se puede

observar los ensamblados #523D, #516H, 535D, y 534D/E presentan valores

superiores a 1500 ppm NaOH (Diseño: 0 – 1500 ppm Membranas usadas, máximo

permisible 2000 ppm), lo siguiente indica existencia de huecos en membranas,

razón por la cual los ensamblados presentaron poco tiempo en servicio y de igual

modo, los que reportaron alto contenido de soda posterior al reemplazo es posible

que presenten poco tiempo en servicio.

Page 85: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

85

Por otro lado, los ensamblados mencionados tienen más de 4 años en

servicio, por encima de su vida útil, excepto los electrolizadores #589A que tiene 1

año y 3 días, #552A con 3 años y #603 con 14 días en servicio.

Tabla 9. Contenido de soda cáustica en el anolito de los ensamblados reparados reiteradamente en el periodo - marzo 2015.

ENSAMBLADOS REPITE FUGA

EN 1 MES

ENSAMBLADOS REPITE FUGA

EN 3 Y 6 MESES

#535C (1240ppm)

#535D (1905ppm)

#534E (1618ppm)

#603 (1344)

#534D (1831ppm)

#516H (2193ppm)

#530I (Circuito F/S)

#531F (1059ppm)

#589A (N.D)

#552a (965ppm)

#523D (3057ppm)

Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

En el mismo sentido, se tiene el ensamblado #603 con un tiempo en

servicio de 14 días con alto contenido de NaOH de 1344ppm relativamente

(Diseño: 0 - 500ppm Membranas nuevas). La especificación de concentración de

NaOH en el anolito para ensamblados nuevos esta establecida en valores por

debajo de500 ppm, valores superiores a este se especifican para membranas

usadas con tiempo mayor de 1 año. Es importante mencionar que altos valores de

ppm de NaOH puede indicar fallas durante el armado, llenado y/o puesta en

servicio del electrolizador o fallas con las membranas.

4.4.2 Causas de las fallas prematuras de los electrolizadores

4.4.2.1 Fallas de rotámetros, rotura de tuberías de alimentación

de soda cáustica y salmuera.

Debido a que el volumen de cada compartimiento de anolito es

relativamente pequeño, cuando se producen fallas en rotámetros y válvulas en la

alimentación de la salmuera se puede originar una reducción del flujo de

alimentación de salmuera al electrolizador causando un excesivo agotamiento de

NaCl en el anolito y producir daños irreversibles en las membranas en poco

Page 86: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

86

tiempo. Este tipo de daños se detecta por la presencia de ampollas en la

membrana la cual se ha evidenciado en algunas membranas que han fallado. El

impacto sobre la membrana se produce cuando ocurre una disminución del flujo

de alimentación de soda al electrolizador o cuando se realiza la reparación ya que

se debe drenar el electrolizador, la cual es una condición muy desfavorable para la

integridad de la membrana.

4.4.2.2 Presión en los colectores de cloro.

La figura 16 y 17 muestra el comportamiento de las presiones de los

colectores de cloro en el transcurso del periodo de enero, febrero y marzo,

observándose variaciones que sobrepasan los limites permitidos (10 a (-10)

mmH2O). Se presenta un comportamiento no similar en la presión del colector del

circuito I y la presión del colector del circuito II, ya que la presión alcanzada en el

circuito I a principio de mes fue de 30 mmH2O, debido a la deficiencia del

compresor de cloro C, haciendo que actué el pote de sello de cloro E3-D301A/B.

Figura 16. Comportamiento de la presión en el colector del circuito II durante el periodo Enero- Marzo del 2015.

Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

Pre

sió

n (

mm

H2O

)

Tiempo (Enero - Marzo 2015)

Presión del Colector A

Page 87: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

87

Figura 17. Comportamiento de la presión en el colector del circuito I durante el periodo

Enero - Marzo del 2015. Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

Durante las variaciones en la presión del colector de cloro, la membrana

realiza movimientos alternos de flexión-tensión que hacen que las mallas se

muevan contra el cátodo, y a medida que la membrana se mueve se produce un

roce con los electrodos. Con una presión manejada superior a la permisible, se

produce mayor abrasión o roce a la membrana que pueden conllevar a rasgaduras

de las membranas, que posteriormente permite el paso fácil de soda cáustica del

lado cátodo al lado ánodo.

En la medida que se reducen las variaciones bruscas de presión diferencial

(H2/Cl2) en los electrolizadores se incrementa la posibilidad de aumentar la vida

útil de las membranas.

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

Pre

sió

n (

mm

H2

O)

Tiempo (Enero - Marzo 2015)

Presión del Colector B

Page 88: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

88

4.4.2.3 Paradas de los circuitos y cambios de carga.

Las figuras 18 y 19 muestran las variaciones de carga en los circuitos I y II,

respectivamente durante los meses de enero, febrero y marzo. En este período

para el circuito I se registraron tres (3) variaciones de carga considerables.

Las mismas fueron ocasionadas en el mes de enero por el disparo del

compresor de cloro C y el bajo inventario de solkafloc que conllevo a salir de

servicio el circuito I, y por último, a finales de marzo hubo una falla eléctrica.

Por otro lado, las variaciones de carga promedio entre 130KA - 120KA es

debido por la deficiencia que presenta el jumper switch ya que al momento del

reemplazo de un electrolizador se procede a bajar carga de 130KA a 100KA.

Figura 18. Variaciones de carga en el Circuito I. Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

Page 89: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

89

Asimismo, para el circuito II se registraron aproximadamente cinco (5)

variaciones de carga, adicionalmente, sumando las distintas variaciones de carga

generadas por problemas con equipos relacionados en el proceso, que producen

inestabilidad en los circuitos.

Las mismas fueron ocasionadas en el mes de enero por el disparo del

circuito II por la falla del electrolizador EL-236, luego para finales de periodo hubo

una falla eléctrica externa y alto Ca/Mg en el tanque de salmuera ultra pura E1-

TK114. Seguidamente, para el mes de febrero, para la fecha 15/2/2015 ocurrió

problemas con el electrolizador EL-262.

Finalmente para el mes de Marzo se presentó fuga de soda caustica en la

PC4183 el cual se optó por bajar carga para la reparación de la misma el día

26/03/2015.

Figura 19. Variaciones de carga en el Circuito II. Fuente: Palencia y Albornoz (2015).

Page 90: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

90

Es importante considerar que las paradas súbitas y variaciones de carga

pueden causar daños en las membranas, variaciones en las concentraciones de

los electrolitos y cambios de temperatura que originan repetidos ciclos de

calentamiento y enfriamiento de las membranas.

Estas variaciones de temperatura pueden causar cambios en el

comportamiento (expansión/contracción) de las membranas que pueden producir

arrugas, esto, aunado a las variaciones de presión que se generan durante las

paradas y variaciones de carga de los circuitos, pueden producir abrasión y

finalmente causar huecos a las membranas.

4.4.2.4 Condiciones observadas en membranas que fallaron luego de

desarmado el ensamblado.

En inspección visual realizada a algunas de las membranas que han fugado se

ha podido detectar:

Presencia de ampollas y arrugas: se han observado ampollas cerca de la parte

superior y en el centro de las membranas. Entre las causas que originan el

ampollamiento de las membranas se tiene: agotamiento localizado de la salmuera

dentro de la celda, agotamiento excesivo del anolito, transporte de agua en

reverso durante paradas y corriente en reverso. También, durante las paradas del

circuito o de un electrolizador se puede originar una corriente en reverso causando

formación de ampollas en las membranas si no se desaloja complemente el cloro

o hipoclorito del anolito.

Page 91: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

91

Grandes manchas oscuras: estas manchas son el resultado de la liberación de

níquel del cátodo originado por corriente inversa o por difusión de hipoclorito a

través de la membrana durante paradas y/o drenaje de los electrolizadores, al no

efectuar un eficiente lavado (recirculación de la salmuera) para remover el cloro.

Abrasión de malla y bandeja: estas abrasiones son el resultado de la variación

de presión de los colectores de cloro, aunado a las variaciones de presión que se

generan durante las paradas ó variaciones de carga en los circuitos, pudiendo

producir abrasión y finalmente causar daños mecánicos en las membranas debido

a la fluctuación de la presión.

Es importante mencionar, que no se dispone de una cámara adecuada para la

captación de imágenes a las fallas observadas en los electrolizadores.

4.4.2.5. Interruptor puente de los electrolizadores “Jumper Switch”

El interruptor puente tiene conectores o brazos adaptadores de cobre, los

cuales se unen a ambos lados del electrolizador a ser retirado. Cuando el

interruptor puente se conecta, la corriente (DC) fluye a través del mismo,

puenteando al electrolizador.

Esto permite la continuidad de la corriente en el circuito cuando se retira el

electrolizador, sin embargo, este equipo opera actualmente por encima de los

puntos de disparos permisibles lo que indica baja eficiencia. Esta situación nos

trae como consecuencia tener que bajar carga de planta, hasta 100Ka cuando se

va a realizar el reemplazo de algún electrolizador generando altas PNR.

Page 92: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

92

Es importante acotar, que desde el punto de vista de la seguridad, esto

representa una condición de alto riesgo, para el personal que labora en el área de

electrolizadores. De este modo, las PNR generadas debido al reemplazo de los

electrolizadores durante el trimestre Enero – Marzo 2015 son de 121.82 TM Cl2.

Por ende, es necesario el estudio para obtener un nuevo Jumper Switch y por los

momentos el reemplazo de módulos en su totalidad para su mayor confiablidad.

4.5 Comparar los circuitos I y II que conforman el área de Celdas de la

Planta Cloro Soda

A continuación se realiza una comparación de una forma precisa entre el

circuito I y II conformados por los 72 electrolizadores en el área de celdas de la

Planta Cloro Soda:

SUGERENCIA: REALIZAR CUADRO COMPARATIVO DEL CIRCUITO I Y

II, CON LO ASPECTOS MAS RESALTANTES EXPLICADOS EN LOS

OBJETIVOS ANTERIORES.

Page 93: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

93

CONCLUSIONES

MEJORAR Y RESUMIR LAS CONCLUSIONES GENERALIZADAS 1 POR

OBJETIVO, ES DECIR 5 CONCLUSIONES

Teniendo claro lo expuesto en líneas anteriores, se presentan entonces las

conclusiones pertinentes, estas fueron presentadas por objetivos específicos,

demostrando así la compresión de cada uno de ellos;

En cuanto a la situación actual del sistema de electrolizadores o sala se

celdas de la planta Cloro Soda, estas actualmente se encuentra operando

por debajo del diseño a una corriente de 130KA, así como se determina que

las membranas utilizadas en cada uno de los electrolizadores son

fabricadas por Asahi Glass (Flemion F8020 y F8021) y Dupon (Nafion

N982TX, N2010TX, N2030TX y N2100TX).

Se observa que entre los dos circuitos existe un total de 19 electrolizadores

con más de 4 años en servicio, considerando que la vida útil de las

membranas es de aproximadamente 3 años.

Con respecto a la eficiencia de corriente para ambos circuitos no se

cuentan con resultados para todos los electrolizadores, debido a que se

realiza la recolección de muestra para anolito y cloro gas diariamente,

obteniendo las muestras contaminadas con aire descartándose los

resultados por presentar alto contenido de oxigeno y nitrógeno. La

eficiencia de corriente promedio calculada para el circuito I fue de 94% y

para el circuito II de 97%.

Las PNR reportada debido a la deficiencia del Jumper Swicht durante el

trimestre Enero – Marzo 2015 son de 121.82 TM Cl2.

Page 94: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

94

RECOMENDACIONES

Repetir el muestreo diario de los electrolizadores individuales de cloro gas

en caso de que las muestras de los mismos resulten contaminadas con

aire, con la finalidad de obtener datos de alta confiabilidad para los cálculos

de eficiencia de corriente.

Proveer nuevas membranas tipo N2100TX para ensamblados nuevos.

No realizar el aumento de carga mayor a 130KA por circuito.

Realizar el remplazado de los 17 electrolizadores con más de 4 años en

servicio, asimismo cumplir los ensamblados nuevos por año (24

ensamblados nuevos), para evitar tener ensamblados con más de 5 años

en servicio en los circuitos.

Realizar el estudio necesario y alternativas tecnológicas para la obtención

de un nuevo equipo “interruptor puente”, así como también programar el

mantenimiento mayor que requiera el Jumper Swicht para un aumento de

confiabilidad de operación del mismo, sin la necesidad de bajar carga (KA).

Realizar la procura de materiales (estocásticos, ánodos y membranas

Dupont) con la finalidad de realizar la prueba de los ánodos/cátodos y

membranas de Jianying Anuo Electrode, y de esta forma, contar con

repuestos para electrolizadores nuevos y para reparación.

Page 95: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

95

REFERENTES BIBLIOGRAFICOS

1. Enner G.Herrera A. ose C.Nuñe V. (2004) “Ingeniera Conceptual de

una Planta Cloro Soda” Edo.Zulia, Venezuela.

2. Ana J.Gome. (2002). “Simulación Dinamica del Sistema de

Procesamiento de Hidrogeno de una Planta de Cloro Soda” Edo

Zulia. Venezuela.

3. Ruth Cañizalez, Sergio de Pool y Ricardo Fabelo.(2014) “Dieño de un

Sitema de Control optimo para la Regulacion de Presión del

Cabezal de Cloro de las Camaras de Celdas de la Planta Cloro Soda

Pequiven” ” Edo Zulia. Venezuela.

4. Arias, F. (2004). El proyecto de investigación. Introducción a la

metodología científica. 4ta edicion. Editorial Episteme. Caracas –

Venezuela

5. Bavaresco, A, (2000) Proyecto Metodológico en la investigación (como

hacer un diseño de investigación) Academia Nacional de Ciencias

Económicas. Servicios Bibliotecarios de la universidad del Zulia.

Caracas – Venezuela.

6. Blaxter, L, Hughes, C. I Tight, M. (2000) Como se hace una

investigación Colección Herramientas Universitarias. Barcelona: Gedisa

7. Colmenares, M. (2004) Metodología de la investigación. Material de

apoyo para la cátedra de investigación I.

8. Comer, D. (1996). Redes globales de información con internet y TCP/IP.

9. Chávez, N. (2001) Introducción a la investigación Educativa. Sin

Editorial. Maracaibo

10. De Pelekais, C.; Finol De Franco, M:; Neuman, N. Y Parada, J. (2005).

El ABC de la investigación. Una aproximación Teórico – Práctica.

Ediciones Astro Data S.A. Maracaibo- Venezuela.

11. Diccionario Larousse (2002).5ta Edicion

12. Finol, T. y Nava de villabos, H, (2002). Procesos y productos en la

investigación Documental. Editorial de la Universidad del Zulia.

Maracaibo.

13. Hernández, Fernández y baptista (2003). Metodología de la

investigación Mexico: Editorial Ultra, S.A. de C.V.

14. Hernández, J. (2008) Implantación de un sistema automatizado para la

inyección de tretaetilo de plomo a las mezclas de gasolina Caso: CRP-

Amuay- PDVSA. Trabajo especial de grado en Ingeniería en Electronica.

Universidad Dr. Rafael Belloso Chacin. Maracaibo

Page 96: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

96

15. Hurtado de Barrera, J (2002). Metodología de la investigación

holística.caracas. Ediciones de la fundación Servicios y proyecciones

para América Latina.

16. Kuo, B. (1999). Control de procesos. Editores Mc. Graw Hill.

17. Manual de la Gerencia de servicios industriales de Pequiven. (2006)

18. Manual para metodología de la investigación. Material de apoyo para la

cátedra seminario I. (2004) URBE

19. Méndez, C. (2003). Metodología. Editorial. McGraw-Hill. Mexico

20. Perdomo, R. (1996). Metodología de la investigación Jurídica.

Universidad de los Andes Consejo de Publicaciones. Consejo de

desarrollo Científico Humanístico y Tecnológico. Mérida- Venezuela

21. Sabino, C. (2002). El proceso de Investigación. Segunda edicion.

Panamericana Editorial. Santa Fe de Bogotá. Colombia

22. • Ebbing, Darrell D. (1997)“Química General”. McGraw- Hill. Mexico

23. • Ludwing, Ernest. “Applied Process Desing for Chemical and

Petrochemical

24. Plants”.(1970) Volumen I. McGraw- Hill. Mexico

25. • Eltech System Corporation. Membrane Cell Technology. (2001)

26. VEPICA/OXITECH. (2012) .Planta Cloro Soda Complejo Zulia,

“Membrane Cell Plant Operating Manual”. Manual B1/B2/B3.

27. VEPICA/OXITECH. (2012) .Planta Cloro Soda, Complejo Zulia,

“Membrane Cell Plant Operating Manual”. Manual C.

28. VEPICA/OXITECH. (2012). Planta Cloro Soda, Complejo Zulia,

“Membrane Cell Plant Operating Manual”. Manual D1-D7.

29. VEPICA/OXITECH. (2012) .Planta Cloro Soda, Complejo Zulia,

“Membrane Cell Plant Operating Manual”. Manual D8-D9.

30. VEPICA/OXITECH. (2012). Planta Cloro Soda, Complejo Zulia,

“Membrane Cell Plant Operating Manual”. Manual E.

31. VEPICA/OXITECH. (2012). Planta Cloro Soda, Complejo Zulia,

“Membrane Cell Plant Operating Manual”. Manual F.

Page 97: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

97

ANEXOS

Anexo 1

Hoja de cálculo utilizada para estimar la eficiencia de corriente de los electrolizadores (ejemplo.1)

Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

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98

Anexo 2

Hoja de cálculo utilizada para estimar la eficiencia de corriente de los electrolizadores (ejemplo. 2) Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

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99

Anexo 3

Área de Celdas Electrolíticas Circuito I y II Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

Anexo 4

Jumper Swicht en servicio Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

Page 100: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

100

Anexo 5

Membrana perforada por filamento en malla Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

Anexo 6

Menbranas perforada por abrasión Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

Page 101: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

101

Anexo 7

ñ

Menbrana perforada por filamento Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

Anodo perforado en malla y bandeja Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

Page 102: Analisis Del Desempeño de Los Electrolizadores de La Planta Cloro Soda

102

Cátodos Disponibles

Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

Membrana perforada por reacción de hidrógeno y cloro Fuente: Palencia y Albornoz (2015)

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103

Membrana con hierro N982TX Fuente: Palencia y Albornoz (2015)