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• Henry Escorcia

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OBJETIVOS Objetivo general  Evaluar el proceso de producción de detergente en polvo a partir de la simulación utilizando como herramienta el software Hysys. Objetivos específicos  Analizar las etapas que influyen el proceso de obtención de detergentes.  Entender el comportamiento de un sistema y como el planteamiento de varias estrategias pueden afectar y mejorar la operación del mismo.

INTRODUCCIÓN El simulador de procesos HYSYS es uno de los simuladores más respetados en la industria. El mismo integra la simulación en estado estacionario y la simulación dinámica [2]. El proceso de producción de detergente en polvo consta de tres etapas fundamentales: neutralización, en la cual se neutraliza el ácido dodecil-benceno sulfónico lineal (ADBS) con hidróxido de sodio y se añade agua, obteniéndose una pasta neutra cuyo ingrediente activo es el dodecil-benceno sulfonato de sodio (LAS), que pasa a un tanque de maduración para la culminación de la reacción. Este tanque está conectado a una bomba de recirculación que mantiene la pasta en movimiento. En este paso se añade agua, la cual debe ser controlada para no afectar la humedad de la pasta neutra [3]. Si la pasta se considera conforme, según las especificaciones del proceso, pasa a la siguiente etapa, la batición. Durante la batición se mezcla la pasta neutra con el resto de las materias primas que componen el detergente y que le dan las propiedades necesarias y mejoran su calidad. La batidora carga automáticamente los materiales, con excepción del aditivo sólido que lo añade manualmente el operador auxiliar que descarga las materias primas. Según las normas de buenas prácticas se deben tomar muestras de la pasta de batidora en el tanque de alimentación como mínimo dos veces en el turno de trabajo y enviarlas al laboratorio para determinar el porcentaje de humedad cuya especificación es 28-32 % [4]. La tercera etapa es el secado. En esta etapa la pasta húmeda, salida del proceso de batición, se atomiza empleando una bomba de alta presión. En estas condiciones se alimenta la torre de secado a contracorriente con aire caliente a 380ºC aproximadamente. A la torre se alimenta un volumen de aire caliente suficiente para suministrar el calor necesario para completar la evaporación del agua. La

transferencia de masa y energía se logra mediante el contacto directo del gas caliente con las gotas dispersas. A la salida de la torre, el gas que sale por la parte superior se enfría (para no dañar directamente la biodiversidad) y las partículas finas se separan del gas por medio de un filtro (para que las partículas finas no pasen a la atmósfera contaminándola). La torre de aspersión generalmente está construida con chapa de acero común; está provista de mirillas o puntos de observación e inyectores de pulverización. Una vez obtenido el polvo, se le atomiza perfume y se obtiene el polvo de detergente que se usa en los hogares, hospitales, industrias, etc.

MARCO TEÓRICO Detergentes Los detergentes son mezcla de sustancias que permiten modificar la tensión superficial del agua para poder eliminar la suciedad de las superficies, así como mantener los residuos en suspensión. Así mismo, deben tener buenas propiedades de enjuague, de tal manera que se eliminen fácilmente del equipo los residuos de suciedad y detergente. El objeto por la cual aplicamos la solución detergente es el de desprender la capa de suciedad y mantenerlos en suspensión. Y el objeto del enjuague es el de eliminar la suciedad desprendida y los residuos de detergentes. El componente activo de un detergente es similar al de un jabón, su molécula tiene también una larga cadena hidrófoba y una polar hidrófila. Normalmente es un producto sintético derivado del petróleo. Una de las razonas por las que los detergentes han desplazado a los jabones es que se comportan mejor que estos en aguas duras. En 1907 una compañía alemana fabricó el primer detergente al añadirle al jabón tradicional perborato sódico, silicato sódico y carbonato sódico. El nombre elegido fue: PERSIL (PERborato + SILicato).

Tipos de detergentes Detergentes alcalinos. La alta alcalinidad de estos detergentes ayuda a abrir la fibra, permitiendo una mejor humectación de la misma, además saponifica las grasas y las hace fácilmente solubles en el medio acuoso, permitiendo de esta manera la remoción de manchas difíciles. Detergentes ácidos. Se considera una excelente práctica sanitaria en la limpieza de tanques de almacenamiento, clarificadores, tanques de pesaje y otros equipos y utensilios. El uso de limpiadores ácidos, alternados con soluciones alcalinas logra la eliminación de olores indeseables y disminución de la cuenta microbiana.

Detergentes a base de polifosfatos.   

Pirofosfato tetrasódico. Tiene la ventaja de ser más eficaz en condiciones de alta temperatura y alcalinidad, su disolución es lenta en agua fría. Tripolifosfato y tetrafosfato de sodio. Muy soluble en agua caliente, muy efectivos en uso general. Hexametafosfato de sodio. Es muy caro, disminuye su efecto en presencia de agua dura por lo que su uso es limitado.

Etapas generales de una simulación 

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Formulación del problema: En este paso debe quedar perfectamente establecido el objetivo de la simulación. Se deben especificar lo más detalladamente posible los siguientes factores: los resultados que se esperan del simulador, el plan de experimentación, el tiempo disponible, las variables de interés, el tipo de perturbaciones a estudiar, el tratamiento estadístico de los resultados, la complejidad de la interfaz del simulador, etc. Se debe establecer si el simulador será operado por el usuario o si el usuario solo recibirá los resultados. Definición del sistema: El sistema a simular debe estar perfectamente definido, tanto en variables a definir como en los resultados que se espera obtener. Formulación del modelo: Se comienza con un modelo simple que captura los aspectos relevantes del sistema real. Este modelo se irá enriqueciendo como resultado de varias consideraciones adicionales que aportaron precisión. Colección de datos: La naturaleza y cantidad de datos necesarios se determinan directamente por la formulación del problema y del modelo. Se puede considerar como fuente de datos tanto registros históricos y mediciones de laboratorio como observaciones realizadas en el sistema real. Estos datos deberán ser procesados adecuadamente para darles el formato exigido en el modelo. Implementación del modelo en el ordenador: Para el caso del simulador HYSYS, el mismo programa cuenta con modelos predeterminados que sirven de base para realizar las modificaciones necesarias. Verificación: En esta etapa se comprueba que no se haya cometido errores durante la implementación del modelo. Se debe revisar cada cálculo, estructura de programación o método utilizado.

EL SIMULADOR HYSYS Es un software desarrollado por la empresa AspenTech el cual se ha mantenido durante 20 años como la alternativa líder en simulaciones relacionadas con la industria petroquímica, en nuestra universidad se utilizan a diario simulaciones creadas por los ingenieros de procesos, para estimar soluciones y planificar futuros proyectos. HYSYS es un programa de simulación de procesos químicos orientado a objetos. Posee un aspecto visual característico y trabaja sobre sistemas operativos Windows. Permite modelar sistemas complejos mediante una avanzada interfaz gráfica, que ofrece al usuario la posibilidad de armar el flowsheet de planta en una ventana llamada PFD, Process Flowsheet Diagram. Posteriormente ingresando los datos necesarios (presiones, temperaturas, composiciones, flujos y especificaciones técnicas de equipos, básicamente), se puede simular el sistema real y obtener los resultados o estimaciones adecuadas.

CONCLUSIONES Se comprobó que el esquema de simulación desarrollado con el simulador de procesos químicos HYSYS arroja resultados que se corresponden con las condiciones reales de operación en el proceso de producción de detergentes en polvo, desde el punto de vista de los balances de materiales comparando con investigaciones similares en la literatura, lo que permite su uso para el análisis de alternativas de operación. Por otro lado, los resultados obtenidos permiten comprender como las distintas técnicas de simulación pueden ser utilizadas para experimentar con nuevas situaciones, sobre las cuales se tiene poca o ninguna información. A través de esta experimentación se puede anticipar mejor a posibles resultados no previstos. Lo anterior también permite reajustar las condiciones de operación de modo que se eleve la productividad del proceso.

BIBLIOGRAFIA [1] González, C. E. “Simulador de una columna de destilación binaria”. Tesis en opción del título de Ingeniero Industrial y en Sistemas Organizacionales, Escuela de Ingeniería, Universidad de La Salle. México DF. 2001. [2] Hyprotech. “Hyprotech: simulation software for industry”. Disponible en internet: http://www.ucalgary.ca/community/research/hyprotech. [Citado el 23 de febrero de 2013]. [3] Sardiñas, D. J. “Desarrollo de una base de conocimientos para el entrenamiento de los operarios y tecnólogos de la planta de detergentes de la Empresa Suchel Debón y propuesta de un sistema de control para el proceso de neutralización”. [Tesis MSc], Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría. 30 pp. 2012. [4] Reglamento técnico de la empresa, Pto: 8226-01, Detergentes en polvo multiusos. Neutralización y batición. Proceso tecnológico operativo. Empresa Suchel Debón, 2013. [5] Initial assessment report for 20th SIAM, UNEP Publications. Disponible en internet: [email protected] [Citado el 25 de febrero de 2013]. [6] Adalid, G. N. “Diseño de una planta para la fabricación de detergente”, Proyecto de fin de carrera, Universidad de Barcelona. 2001. [7] Perry, H. R; Green, W. D. “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook”. McGraw-Hill. New York. Section 2. 2008. [8] Sinnott, R. K. “Chemical Engineering Design”. Vol 6, 4th Edition. New Jersey. Elsevier. 1031pp. 2005. [9] Carlson, E. C. “Don‘t gamble with physical properties for simulations”. Chemical engineering progress, October pp35. 1996. 260 Junior Lorenzo Llanes - Lourdes Zumalacárregui de Cárdenas - Osney Pérez Ones Revista Ingenierías Universidad de Medellín [10] Aspentech. “Aspen HYSYS Simulation Basis” version 7. Aspen Technology, Inc. USA. 561 pp. 2008. [11] Petrucci, R. H; Harwood, W. S. “General Chemistry: principles and modern applications”. Prentice-Hall. New Jersey. 587 pp. 1999.