UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUI
ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA
EVALUACION DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN CIRCUITO
H.T.M-FUNDIDORES DE BREA DE ALQUITRAN EN LA PLANTA DE MOLIENDA Y
COMPACTACIN DE LA GERENCIA DE CARBN DE CVG - VENALUM
REALIZADO POR:
Br. ANYELINE YURIMAR DIAZ RODRIGUEZ
Barcelona, septiembre 2014
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUI
ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA
EVALUACION DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN CIRCUITO
H.T.M-FUNDIDORES DE BREA DE ALQUITRAN EN LA PLANTA DE MOLIENDA Y
COMPACTACIN DE LA GERENCIA DE CARBN DE CVG - VENALUM
ASESORES
Ing. Qum. Frank Parra
Ing. Qum. Juan Gonzlez Villarroel
Asesor Acadmico
Asesor Industrial
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En 1973 se constituy la empresa Industria Venezolana de Aluminio
C. A., CVG VENALUM con el objeto de producir aluminio primario en
diversas formas para fines de exportacin. CVG VENALUM es una
empresa mixta, con 80% de capital venezolano, representado por la
Corporacin Venezolana de Guayana (CVG), y un 20% de capital
extranjero, suscrito por el consorcio japons integrado por Showa
Denko K.K., Kobe Steel Ltd, Sumitomo Chemical Company Ltd.,
Mitsubishi Aluminium Company Ltd, y Marubeni Corporation.
Inaugurada oficialmente el 10 de junio de 1978, la planta de CVG
VENALUM es la mayor de Latinoamrica, con una capacidad instalada de
430.000 toneladas de aluminio al ao. Est ubicada en Ciudad Guayana,
estado Bolvar, sobre la margen sur del ro Orinoco. El 75% de la
produccin est destinado a los mercados de los Estados Unidos,
Europa y Japn, colocndose el 25% restante en el mercado
nacional.
La produccin de aluminio se logra mediante los procesos
operacionales de Carbn, Reduccin y Colada. La planta de Carbn es la
responsable de la fabricacin de bloques andicos, que constituyen el
electrodo positivo de la celda; y est sub-dividida en cuatro reas
principales que son: Molienda y Compactacin, Hornos de Coccin,
Envarillado de nodos y Estaciones de Recuperacin de Bao
Electroltico. En Molienda y Compactacin, a partir de coque de
petrleo calcinado, brea de alquitrn, desecho verde y cabos, se
fabrican los nodos verdes, los cuales reciben tratamiento trmico en
Hornos de Coccin, con el fin de mejorar sus propiedades fsicas y
mecnicas. En envarillado, los nodos cocidos son acoplados a barras
conductoras de electricidad (varillas) y luego se trasladan a
celdas, para el proceso de reduccin electroltica. En las plantas de
Recuperacin de Bao, se limpian los cabos provenientes de celdas
para separar y procesar los restos de bao electroltico. Se procesa
adems, material de bao a granel. El bao molido se enva a las Lneas
de Reduccin para la operacin de las celdas. En el Dpto. Varillas y
Refractarios se ensamblan las varillas andicas y se reparan las que
presentan defectos en la barra y/o en el yugo. La unidad referida
tambin es responsable del acondicionamiento refractario de los
hornos de induccin, crisoles rociadores, crisoles de fundicin y de
las secciones de Hornos de Coccin.
En el rea de molienda y compactacin para la produccin del nodo
verde es necesario realizar acondicionamiento de sus componentes,
como es la brea de alquitrn, la cual es necesaria fundir y para lo
cual se cuenta con dos fundidores, dos tanques de almacenamiento y
un sistema HTM. EL sistema HTM tiene como funcin transferir el
calor necesario para la produccin de pasta andica, fundicin de brea
de alquitrn y para mantener la temperatura requerida en tanques y
tuberas, utilizando como medio de transmisin de calor el
termofluido therminol 66. El sistema HTM est compuesto por tres
generadores de calor HT1, HT2, y HT3 en condicin de reserva,
tanques de almacenamiento y expansin, sistemas de bombas, vlvulas
manuales, de control, tuberas y consumidores .El generador HT2 HT3
es el encargado de suministrar el calor al sistema de fundicin de
brea el cual est formado por un sistema primario de fusin de brea
de alquitrn y un sistema secundario de tubera y tanque de
almacenamiento de brea de alquitrn. Siendo la brea de alquitrn un
material que puede solidificarse y causar problemas operacionales y
siendo esta parte importante en la formacin de la pasta andica para
la produccin de nodos verdes; es necesario mantener una temperatura
adecuada en el sistema que permita realizar la fusin,
almacenamiento y transporte de la de la misma para cumplir con las
especificaciones que se requiere es necesario mantener las
condiciones estndar de la empresa.
Con el fin de proponer alternativas que mejoren la transferencia
de calor y as disminuir las desviaciones de las condiciones reales
de operacin con respecto a las tericas se hace importante evaluar
sistema de transferencia de calor en circuito HTM-fundidores de
brea de alquitrn en la planta de molienda y compactacin de la
gerencia de carbn de CVG VENALUM ; Para lograr esto, se deben
evaluar las condiciones de aislamiento trmico de equipos tales
como: fundidores, sistema H.T.M, tuberas y accesorios. De igual
manera se evaluaran las condiciones fsica de equipos y accesorios
de los fundidores, posteriormente se determina mediante balances
energticos, las prdidas y consumo de calor en el sistema
H.T.M-FUNDIDORES. Se evaluarn tambin los parmetros de operacin de
los fundidores.
La importancia de este proyecto radica en que a partir de la
evaluacin que se realice se generen recomendaciones que permitan
optimizar la transferencia de calor en el sistema HTM-FUNDIDORES
teniendo como resultado la disminucin de problemas operacionales y
una mejor calidad de los nodos.
2.- OBJETIVOS
2.1.- Objetivo general
Evaluar el sistema de transferencia de calor en circuito
H.T.M.-FUNDIDORES de brea de alquitrn en la planta de molienda y
compactacin de la gerencia de carbn de CVG-VENALUM
2.2.- Objetivos especficos
1. Diagnosticar la condicin de aislamiento trmico de equipos:
fundidores, sistema H.T.M, tuberas y accesorios.
2. Determinar la condicin fsica de equipos y accesorios del
sistema H.T.M-FUNDIDORES
3. Realizar un balance trmico en el sistema
H.T.M.-FUNDIDORES
4. Comparar los parmetros actuales de operacin de los fundidores
con los de diseo
3. MARCO TEORICO
3.1Antecedentes
Batista (2013), realiz una evaluacin de la situacin actual del
sistema fusin de brea de alquitrn y sistema de calentamiento HT2,
en la planta de molienda y compactacin de CVG-VENALUM. En este
trabajo determinaron y analizaron las condiciones fsicas de los
equipos de fundicin; esto se realiz mediante observacin directa y
comparacin de las condiciones de operacin actuales y las
establecidas en los manuales de operacin de los mismos. Llegando a
la conclusin que dichos equipos y accesorios presentan notable
deterioro y falta de mantenimiento; para dar solucin a la
problemtica encontrada presento una serie de recomendaciones en las
cuales sugiere implementar un programa de mantenimiento preventivo,
remplazar a la brevedad posible el aislante trmico daado y
establecer una poltica de adquisicin de repuestos.
lvarez (2013), realiz evaluacin sistema de transferencia de
calor en circuito h.t.m-mezcladores de pasta andica en la planta de
molienda y compactacin de la gerencia de carbn de CVG -VENALUM. En
este trabajo se establecieron balances trmicos en la batera de los
mezcladores, caldera HT1, red de tuberas para lo cual se tomaron en
cuenta temperatura de entrada y salida de aceite therminol 66 en la
caldera y en cada mezclador, temperatura externa de los equipos y
tuberas; una vez analizados los datos se dieron propuestas para
aumentar la eficiencia trmica.
Poggio (2006), realiz una evaluacin trmica de los mezcladores de
pasta andica y llego a la conclusin que bajo las condiciones
operativas actuales, el flujo apropiado para lograr una
transferencia de calor efectiva del aceite a la pasta debe ser de
entre 9 y 10 m3/h, adems concluy que la temperatura ptima para
agregar la brea de alquitrn al mezclador est por encima de los 110
C, De los16 equipos mezcladores dispuestos en la planta de
Molienda, encontr que 10de ellos tenan altas prdidas de calor en
comparacin con el resto de los equipos.
3.2 GENERALIDADES DE MOLIENDA Y COMPACTACION
La planta de carbn, est conformada por varias reas de produccin
que se apoyan mutuamente, entre ellas se menciona Molienda y
Compactacin. La planta est diseada para producir nodos verdes de
tres puntas necesarios para satisfacer los requerimientos en las
salas de celdas (complejo I, II, V lnea). A su vez est estructurada
por diez (10) niveles, conformados en equipos para ejecutar
operaciones por grupos operativos.
Grupo A: es el encargado de recibir el coque de petrleo
calcinado, transporte, trituracin, clasificacin.
Grupo B: encargado de transportar la fraccin fina (0mm 0,83mm),
hacia los silos de alimentacin en los molinos de bolas.
Grupo C: encargado de la molienda, transportacin y almacenaje de
polvo de coque en los silos (