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Caso de estudio: tuberías de CPVC en plantas de ácido sulfúrico

By: Jorge Solorio on August 12th, 2021

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Caso de estudio: tuberías de CPVC en plantas de ácido sulfúrico

Caso de Estudio  |  PROCESAMIENTO QUÍMICO

El ácido sulfúrico es uno de los químicos más peligrosos del mundo. Debido a su corrosividad, las concentraciones altas pueden causar daños costosos a la maquinaria industrial, e incluso las concentraciones débiles pueden causar quemaduras en ojos, nariz, garganta y piel, junto con daño respiratorio crónico en caso de exposición a largo plazo.

 

Sin embargo, cuando se procesa y se maneja adecuadamente, el ácido sulfúrico es uno de los productos químicos industriales más útiles, pues es un ingrediente importante en fertilizantes, baterías, detergentes y otros productos que se utilizan en todo el mundo todos los días.

 

Es importante mencionar que el ácido sulfúrico es un subproducto del zinc. Cuando el mineral de zinc –que también contiene azufre– se calienta a 950° C libera gas de dióxido de azufre, que luego se recoge, se limpia y se transforma en ácido sulfúrico.

 

Por qué el ácido sulfúrico provoca una constante demanda de tuberías

Existe una empresa al norte de Alemania (uno de los mayores productores de zinc en Europa) que es una de los principales productoras de ácido sulfúrico. Esta empresa, fundada en 1906, produce más de 130 mil toneladas de zinc y 225 mil toneladas de ácido sulfúrico cada año en su planta.

 

Tubo de metal fallado de una planta de ácido sulfúrico

Con casi 100 años de experiencia, la empresa ha visto el daño que el ácido sulfúrico puede infligir en las máquinas y tuberías. Como resultado, siempre está buscando productos más nuevos y mejores que puedan manejar las temperaturas, presiones y concentraciones encontradas en su proceso de producción.

 

Cuando esta empresa comenzó a producir ácido sulfúrico utilizó tubos de acero para transportar el material a través de las diversas etapas del proceso de producción. Sin embargo, debido a la corrosividad del ácido, las tuberías tenían que ser reemplazadas regularmente para evitar estallidos.

 

Posteriormente, las tuberías de acero originales fueron reemplazadas por tubos de acero que habían sido forrados con plomo, lo que ayudó a reducir la corrosión, pero hizo que las tuberías fueran extremadamente pesadas y difíciles de instalar, requiriendo soportes adicionales para evitar que se doblaran y cedieran.

 

En los últimos años, el fabricante de ácido sulfúrico experimentó con tuberías de polietileno (PE) y PVC reforzado con una funda de fibra de vidrio. Estos dos últimos sistemas eran más resistentes a la corrosión y más fáciles de instalar que los tubos metálicos, pero todavía tenían una tendencia a estallar debido a las temperaturas cambiantes y presiones del ácido sulfúrico en el sistema.

 

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Cambio al policloruro de vinilo clorado

Luego, en 1992, un ingeniero comercial de Corzan® introdujo una nueva opción: el tubo de cloruro de polivinilo clorado (CPVC). Utilizado con éxito en los Estados Unidos durante años, la resistencia a la corrosión y la durabilidad del CPVC lo convirtieron en el material perfecto para el sistema de ácido sulfúrico de la compañía.

 

Uso de CPVC en planta de ácido sulfúrico

 

Naturalmente, el gerente y el ingeniero de la planta eran escépticos, pero convinieron probar la tubería de CPVC Corzan® para determinar si trabajaría tan bien como Lubrizol había dicho.

 

En 1993, Bodo Koch, una empresa que trabaja principalmente en los negocios de calefacción y saneamiento, pidió que instalaran tubería de prueba en la aplicación de ácido sulfúrico. Entonces, instalaron algunos metros de tubería fabricados por la marca Thermconcept a partir del material de CPVC Corzan®.

 

Estos fueron los resultados:

  • Instalación rápida.

Aunque los empleados de Bodo Koch nunca habían trabajado con CPVC antes, y que Thermconcept nunca había tratado con ácido sulfúrico, la tubería fue tan fácil de trabajar que la instalación se completó en un solo día. Basados en el éxito obtenido, los empleados de Bodo Koch quedaron tan impresionados que planearon usar CPVC de nuevo, siempre y cuanto satisficiera sus necesidades.

 

  • Rendimiento sin problemas.

Durante la prueba de un año, el tubo de CPVC Corzan® funcionó impecablemente, y no experimentó problemas de ningún tipo. Como resultado, en 1994 pidieron a Bodo Koch que regresara y reemplazara todas las viejas tuberías en su sistema sulfúrico con un tubo de CPVC Corzan® que midiera 3 pulgadas (80mm) de diámetro, con una presión nominal de 10 bar.

 

  • Resistencia a condiciones extremas.

Desde que el tubo de Thermconcept fue instalado en 1994, el fabricante de ácido sulfúrico no ha reportado problemas con su sistema. De hecho, tanto el gerente como el ingeniero de la planta aprendieron que, junto con la capacidad de soportar altas temperaturas, presiones y corrosión, el CPVC también maneja fácilmente los extremos ambientales.

 

Por ejemplo, algunas de las tuberías que contienen ácido sulfúrico funcionan al aire libre, donde están expuestas a temperaturas de invierno que pueden ser tan bajas como 5° F (15 ° C). Y la tubería de CPVC aún no requiere ningún aislamiento o refuerzo especial para evitar estallar, a diferencia de otras tuberías de plástico.

 

Conclusión del caso de estudio

 

El CPVC es la solución ideal para aplicaciones de ácido sulfúrico.

 

La mejor prueba de confiabilidad de las tuberías de CPVC puede verse en las áreas de laboratorio de la planta. Las tuberías que contienen ácido sulfúrico altamente concentrado corren directamente sobre mesas de trabajo abiertas, algo que sería impensable con acero u otro tipo de tubería de plástico debido al peligro de una ráfaga. Para el tubo de CPVC de Corzan®, sin embargo, esto no es un problema.

 

De hecho, tanto el gerente como el ingeniero de planta estuvieron tan impresionados con el rendimiento y facilidad de instalación que planearon expandir el uso de productos Corzan® a otras partes de la planta donde las altas temperaturas, presiones y corrosión han causado problemas en el pasado.

 

Este caso de estudio prueba lo que puedes lograr con el CPVC gracias a su composición. Simplemente con el ácido sulfúrico, este material puede correr a una concentración de hasta 80% a 93° C, y a una temperatura ligeramente menor si tiene una concentración de 85 a 98%.

 

A largo plazo, esta una gran ventaja no solo por el dinero que ahorras al cambiar el sistema de tuberías con menor frecuencia, sino también porque eleva el nivel de seguridad en tu planta.

 

>>Conoce las propiedades del CPVC para la industria química.

 

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