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• Yunior Galvez Venegas

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Universidad Nacional San Antonio Abab del Cusco Facultad de Ingeniería de Procesos Escuela Profesional de Ingeniería Química

ELECTROLISIS DEL AGUA ASIGNATURA: MTERIALES PARA INGENIERIA QUIMICA INTEGRANTES: CUTIRI HUAMAN WILMAN FERNANDEZ PILCO LORCAN HASHIN GALVES VENEGAS JUNIOR GONZALES QUISPE CARMEN JULIA MAMANI SANTANDER MARIBEL SANCHEZ ANDIA NURIA VARGAS MIRANDA BLAS ZAMALLOA VARA PAUL SEMESTRE: 2018-I

Cusco, julio 2018

1.- OBJETIVOS DE LA VISITA TECNICA  Conocer la historia de la planta de Cachimayo, tecnología utilizada, diagrama de flujo y dar un punto de vista de la planta.  Conocer el funcionamiento de como labora la planta de electrolisis a alta presión.  Reconocer los equipos, instrumentos y las diferentes líneas de proceso para la obtención de nitrato de amonio. 2.- PRESENTACION La Industrias Cachimayo S.A.C., es una empresa subsidiaria de Yura S.A., ha reforzado su posición como único fabricante de nitrato de amonio en el Perú y ha logrado colocar el íntegro de su producción en los grandes centros mineros dentro de su zona de influencia Esta empresa fue creada en el año 1965 y para el año 1996 se integró al grupo gloria y que por algunos problemas la planta dejo de producir, nuevamente fue puesto en funcionamiento en el año 2001. Esta planta se encarga de producir lo que es el NITRATO DE AMONIO o nitrato amónico, es una sal formada por iones de nitrato y de amonio. Su fórmula es NH4 NO3 . Se trata de un compuesto incoloro e hidroscopio, altamente soluble en el agua. Es explosivo y auto detonante en ausencia de agua o aplicando calor o fuego Sus principales usos son:  

como fertilizante (abonos) en la minerías (como explosivos tipo ANFO)

El principal abastecedor de la energía es EGEMSA (hidroeléctrica de machupicchu) la planta de Cachimayo requiere 138kw de energía alterna y esta es rectificada a 6.6 kw para poner en funcionamiento los diferentes tipos de equipos que existen en la planta como son el electrolitor a alta presión (en la planta de electrolisis); convertidor de amoniaco (en la planta de síntesis de amoniaco); bombas; compresores y entre otras. En la industria Cachimayo se observan diferentes procesos y operaciones las cuales serían:     

Planta de Tratamiento de aguas Planta de Electrolisis Síntesis de amoniaco Planta de ácido nítrico Planta de nitrato de amonio

3.- HISTORIA DE LA INDUSTRIA CACHIMAYO La industria Cachimayo tiene tecnología Alemana y Americana fue creada en 1965 por la empresa UHDE; el año 1996 se integró al grupo gloria y que por algunos problemas la planta dejo de producir, nuevamente fue puesto en funcionamiento en el año 2001. Esta industria se creó con el fin de fertilizar los terrenos del poblado de Cachimayo ya que estas constaban de enormes extensiones de terrenos de producción y también porque la energía que producía la planta hidroeléctrica de machupiccchu no se utilizaba del todo y

se realizaron estudios para aprovechar esa energía perdida donde resulto conveniente construir dicha industria porque requería aproximadamente 24 kw de energías. La industria Cachimayo .S.A. producía de 26 a 27 mil toneladas de nitrato de amonio anuales y actualmente produce alrededor de 35mil toneladas esto incrementando de 15 a 20% de producción siendo más eficiente. Anteriormente el empaquetamiento del nitrato de amonio tipo ANFO se almacenaba en bolsas de 50kg y hoy en día el empaquetamiento se realiza bolsas de polietileno y cada una de una tonelada y el precio a vender de este producto es de aproximadamente 400 a 500 nuevo soles. 4.- TECNOLOGÍA UTILIZADA EN LA INDUSTRIA CACHIMAYO Para la construcción de esta planta mayormente se utilizó tecnología ALEMAN, como también se compraron equipos ALEMANES como es el caso del compresor está siendo diseñada específicamente a condiciones medio ambientales como es la presión respecto a la actitud de dicho lugar. También hay equipos AMERICANAS como es el caso de la caja fría donde uno de los equipos de está, vendría a ser el fraccionamiento de aire completo. 5.- EQUIPOS PRINCIPALES DE LA PLANTA DE CACHIMAYO 5.1.- TRATAMIENTO DE AGUAS  Conglomerador La lechada de cal (𝐶𝑎𝑂 + 𝐻2 𝑂 → 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 ) remueve las partículas en suspensión estas denominadas flóculos (lodos) y así reducir la dureza del agua.  Torre de refrigeración Esto fue empleado para reducir la temperatura de los equipos ya que estas están en constante funcionamiento.  Intercambiadores iónicos Se tiene 3 tanques:  Tanque de resina catiónica: esta se encarga de atrapar cationes, 𝐶𝑎++ , 𝑁𝑎++ , Mg; 𝑘 + , etc.  Tanque de resina anionica: atrapa aniones, 𝐶𝑙 − ,𝑆𝑂4 2− , 𝑁𝑂3 − , etc.  Tanque de lecho mixto: atrapa todo lo restante de aniones y cationes que pudo haber atravesado de los tanques anteriores.  Tanque de agua de proceso Es el agua que esta químicamente pura con una dureza de igual a cero y su conductividad menor a 0.4 o 0.5µs/cm. La cual se utiliza en la planta de electrolisis de alta presión. 5.2.- SUMINISTRO DE ENERGIA ELECTRICA  Transformador de bajada: Decepciona la energía alterna de 138kw.  Rectificadores a diodo de silicio Rectifica la energía alterna a continua.

5.3.- PLANTA DE ELECTROLISIS A ALTA PRESION  Electrolitor: Fraccionamiento del agua hidrogeno y oxigeno por medio de la corriente eléctrica.  Separadores de hidrogeno y oxigeno: Esto se da por las reacciones que se da en el electrolitor donde el oxígeno e hidrogeno son separadas, en diferentes tanques, en forma de gas acompañadas de solución de hidróxido de potasio (KOH).  Separador de líquidos: En la línea del tanque de hidrogeno existe este separador de líquidos para extraer, el posible líquido que pueda que este transfiriéndose a la planta de síntesis de amoniaco. Por consiguiente el hidrogeno gas libre de posibles líquidos, pasa a planta de síntesis de amoniaco. 6.- PLANTA DE ELECTROLISIS DE CACHIMAYO Esta planta o equipo es la que consume mayor cantidad de energía dicha planta consta de 7 electrolitores y solo 6 están en operación ya que uno salió por antigüedad en abril del 2017; los principales controles de este quipo son voltaje temperatura presión y concentración de gases o impurezas, cada electrolitor consta de 540 celdas en cada celda se produce la descomposición del agua separación del hidrogeno y oxigeno donde son captadas por los separadores de hidrogeno y separadores de oxigeno cada uno de estas acompañados con el KOH estas están a una concentración de 99.6- 99.9 de oxigeno e hidrogeno si la pureza de los gases varia en especial oxigeno varia los controles son más exhaustivo por la reacción del oxígeno e hidrogeno cuando se juntan producen una reacción exotérmica esto requiere más control cuando el equipo es más antiguo.

7.- PROCESO DE FABRICACION

Agua de laguna de PIURAY (CaO)

Tanque de Almacenamiento

Resina catiónica

Formación de flóculos (CaC𝑶𝟑 )

Resina anionica

TANQUE DE AGUA DE PROCESO (DUREZA=0)

Resina mixta

DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PLANTA DE CACHIMAYO (ELECTROLISIS A ALTA PRESION)

Planta de síntesis de amoniaco

Filtro de hidrogeno Agua de proceso

Separador de hidrogeno

KOH

Separador de oxigeno KOH

f i l t r o Torre de alta tensión Transfortmador De bajada 138kw

Transfortma dor Rectificadores

De bajada 6.6kw

Tanque de ebotellamiento

Oxidacion de NO

8.- PUNTO DE VISTA DE LA PLANTA La industria de electrolisis a presión solo existe en dos lugares una seria la industria de Cachimayo y otra que está situada en África, donde por esta razón se hace una industria muy importante a nivel nacional. Una de las desventajas es de que la energía tiene un alto costo, lo que se podría hacer para reducir tal costo sería de utilizar el gas natural. En la visita realizada se obtuvo una experiencia a cerca del funcionamiento y monitoreo de la obtención de nitrato de amonio y de los procesos; que anteriormente a esta se observó el funcionamiento La planta se encuentra descuidada en lo que concierne a la estructura y fachada como es en las pinturas en los equipos, la corrosión en tuberías y como también el acceso del personal de trabajo y visitantes (camino con charcos y lodos). La industria Cachimayo recibe constantemente visitas la para lo cual se requeriría una implementación como son en los temas auditivos, respiratorios y visuales. Ya que los visitantes podrían tener un mayor provecho al obtener la información del guía o especialista a cargo. 9.- CONCLUSIONES En este informe llegamos a la conclusión de que los equipos, parámetros, y la producción son sofisticadas y de alto rendimiento económico también se llaga que la industria cumple con los parámetros establecidos como es temperaturas, presiones y concentraciones. El esta práctica llegamos a reconocimiento de los equipos, instrumentos estudiados en el curso de electroquímica y donde se aprendió mucho más observando y analizando el funcionamiento de todo los equipos y procesos que hubo en esta industria También se puede llegar a la conclusión de que gracias a los parámetros establecidos se tiene un alto grado de pureza lo que le hace que sea de mayor sofisticación y se pone en el tercer lugar a nivel mundial (nitrato de amonio tipo ANFO). 10.- BIBLIOGRAFÍA  http://www.yura.com.pe/productos/index.html?p=cachimayo#cachimayo1* revisado 09/01/18- hora 02:30 pm