Simulacion Dinamica

Aplicación de la Modelación Matemática y la Simulación Dinámica al Escalado y Diseño Tecnológico del Proceso de Ozonización de Cianuro de Cobre Autores: Guillermo Esperanza Pérez, Luis M. Peralta Suárez, Yamell Jiménez Prieto, Yadira Castellón Pérez. Institución: Centro de Estudio de Química Aplicada (CEQA), Facultad de Química y Farmacia, Universidad Central “Marta Abreu de Las Villas”, SantaClara, Villa Clara, CUBA. e-mail: guillermoep@uclv.edu.cu palabras claves: cianuros, oxidación avanzada, modelación matemática, simulación, escalado. RESUMEN El trabajo estuvo encaminado a obtener un modelo fenomenológico que permitiese la simulación adecuada del proceso de ozonización del cianuro de cobre en medio acuoso, tanto a nivel de laboratorio como a escala piloto. En segundo lugar, sepretendió escalar este proceso, definiendo las principales características de diseño del reactor prototipo, el consumo de materias primas, la evolución de los productos de reacción, y los parámetros de operación fundamentales, utilizando para ello cuatro métodos de escalado diferentes. Fueron calculados y optimizados los coeficientes cinéticos y de transferencia de masa a partir de datos experimentalesprevios, comparándose diferentes criterios de escalado: Rautzen, Pot/Vol-const, Fasano y Transferencia de masa; seleccionándose este último como el más idóneo, por ser el que se adecua y describe con mayor precisión el comportamiento hidrodinámico del sistema (G-L), teniendo en cuenta la cinética de la reacción química y los fenómenos de transferencia de masa que se desarrollan simultáneamentebajo las condiciones operacionales predeterminadas. El empleo de la modelación matemática y simulación dinámica permitió obtener un modelo fenomenológico que describe adecuadamente el comportamiento del proceso de ozonización del CuCN en medio acuoso, obteniéndose a través del escalado (scale-up) el diseño del reactor industrial, concluyéndose además que la transferencia de masa es la etapalimitante del proceso, no existiendo prácticamente diferencias significativas entre los valores obtenidos en los estudios cinéticos experimentales y los datos simulados, lo que corrobora la idoneidad de la selección del método y la adecuacidad de los modelos propuestos. INTRODUCCION La mayor complejidad que enfrenta la simulación dinámica de los reactores radica en la necesidad de disponer de modeloscinéticos adecuados, capaces de describir con la precisión deseada las variaciones en las concentraciones de las diferentes sustancias reactantes y productos intermedios o finales durante el curso del proceso [Goya, 00]. Para el desarrollo de los modelos dinámicos fenomenológicos que representan el comportamiento del reactor de ozonización se tomó como base el procedimiento planteado por [Peralta, 00],referidas al diseño por modelación matemática las cuales permiten, a partir de las ecuaciones del modelo cinético propuesto, desarrollar los balances de masa en el sistema en estado no estacionario. La simulación dinámica y modelación matemática del proceso de ozonización del CuCN (I) se realiza mediante los programas OZON-CUCN-4, y OZON-CUCN-6, confeccionados sobre el PSI, los cuales permitensolucionar las ecuaciones planteadas en los balances de materiales a partir de los modelos cinéticos propuestos, así como el cálculo de los coeficientes cinéticos del proceso en ambas escalas, utilizando para ello datos experimentales. El programa OZON-CUCN-5, a diferencia de los otros dos se dedica al escalado del reactor, valorando y comparando cuatro criterios distintos de escalado,seleccionándose aquel que responde mejor al comportamiento del sistema. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO TECNOLÓGICO.

El proceso tecnológico objeto de estudio consiste en una planta para el tratamiento de residuales líquidos cianurados provenientes de una industria para la fabricación de utensilios y equipos electrodomésticos que posee varios talleres con cubas de recubrimientos electrolíticos, estando...