Procesos para la Conservación del Ambiente Departamento de Procesos Tecnológicos Industriales Regulación y control de pH Ejercicio complementario Optimización IQ. Andrés Herrera Pérez Tlaquepaque Jal. P. 2024 Curva de neutralización del efluente con contenido primordial de ácido propiónico: 12 11 pH = 3.8 Q = 25 LPM 10 pH 9 8 7 6 5 4 3 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 Vb/Va = Fb/Fa para el sistema NaOH (2.5 M), C2H5COOH (1.932E-3 M) 0.0012 Estadística descriptiva para pH y concentración de ácido propiónico en la descarga del proceso productivo: Resumen de resultados preliminares del método para diseño del sistema de neutralización n = 1 (ácido propiónico): AJUSTE DEL MODELO Fa = 25 L/min pH = 3.8 [H+] = 0.000158489 M Variación = 10 % ω = 0.2179 1/min Ka = 1.30E-05 M [HAC] = 0.00193222 M VOLUMEN TANQUE DE AGITACIÓN V(n=1) = 812.28 L (NO CUMPLE) OPERACIÓN EN MODO MANUAL Fb = 0.0191747 L/min @ pH = 7.0 PARÁMETROS DEL MÉTODO ΔCw = 0.000193222 M Δctl. = 9.90E-07 M Fb/Fa = 0.000766988 Adim. Fb = 0.0191747 L/min Kd = 195.024 Estable y con oscilación permanente fuera de rango en 250 min (dentro de norma solo durante 70 min durante el arranque en modo manual) Ajuste de volumen para lograr requerimiento con efluente tratado en pH = 7 +/- 1 con operación en modo manual (prueba en modo automático para selección de bomba) VOLUMEN TANQUE DE AGITACIÓN V(n=1) = 812.28 + 743.24 = 1,555.52 L V(n=1) = (1.915) x 812.28 L OPERACIÓN EN MODO MANUAL Fb = 0.0191747 L/min (NaOH – 2.5 M) Estable y con oscilación permanente dentro de rango en 550 min (167.6 min fuera de norma durante el arranque en modo manual) OPERACIÓN EN MODO AUTOMÁTICO CON CONTROLADOR (PI-FORMA IDEAL) VALOR P (PROPORCIONAL) = 0.009 VALOR I (INTEGRAL) = 0.015 Fb máximo = 0.0288 L/min (NaOH – 2.5 M) Estable y con oscilación permanente dentro de rango en 100 min (63.9 min fuera de norma durante arranque en modo automático) Diagrama con información básica de proceso, sistema de neutralización ácido propiónico (un solo tanque) diseño de tanque para operación en modo manual y selección de bomba dosificadora para arranque y rechazo de perturbación en modo automático. Resumen de resultados preliminares del método para diseño del sistema de neutralización n = 2 (ácido propiónico): AJUSTE DEL MODELO (ÍDEM) Fa = 25 L/min pH = 3.8 PARÁMETROS DEL MÉTODO ΔCw = 0.000193222 M Δctl. = 9.90E-07 M Fb/Fa = 0.000766988 Adim. Fb = 0.0191747 L/min Kd = 195.024 VOLUMEN TANQUES DE AGITACIÓN V(n=2) = 116.37 L (NO CUMPLE) OPERACIÓN EN MODO MANUAL Fb1 = 0.01551 L/min @ pH = 5.5 Fb2 = 0.002865315 L/min @ pH = 7.0 Estable y con oscilación permanente fuera de rango en 45 min (dentro de norma solo durante 2 min durante el arranque en modo manual) Ajuste de volumen para lograr requerimiento con efluente tratado en pH = 7 +/- 1 con operación en modo manual VOLUMEN TANQUES DE AGITACIÓN V(n=2) = 116.37 + 699.42 = 815.79 L V(n=2) = (7.0103) x 116.37 L OPERACIÓN EN MODO MANUAL Fb1 = 0.01551 L/min @ pH = 5.5 Fb2 = 0.002865315 L/min @ pH = 7.0 El segundo tanque (pH = 7.0 +/- 1.0) tiene un comportamiento estable y con oscilación permanente dentro de rango en 381 min (200 min fuera de norma durante el arranque en modo manual). El primer tanque (pH = 5.5) tiene una respuesta sobre amortiguada con oscilación permanente alrededor de 5.5 unidades de pH. El sistema diseñado para una descarga en pH = 7.0 bajo el criterio de tolerancia dentro de un rango de +/1.0 unidades de pH ya podría funcionar correctamente, sin embargo, antes de sintonizar el controlador y proponer la capacidad máxima de la bomba dosificadora es oportuno verificar si el volumen de los tanques es motivo de optimización. Exploración de volumen requerido en cada tanque para lograr requerimiento con efluente tratado en pH = 7 +/- 1 con operación en modo manual A partir del punto de volumen establecido en la metodología, empleando proporciones menores y mayores a la identificada en el paso anterior (7.0103), se ajusta el volumen del segundo tanque en función del volumen establecido para el primer tanque: V1, V2 (5, 9.71) sí cumple V1, V2 (5, 6) no cumple Sintonía de controlador PI (IDEAL) para controladores tanque 1 y tanque 2 OPERACIÓN EN MODO AUTOMÁTICO CON CONTROLADOR (PI-FORMA IDEAL) TANQUE 1 VALOR P (PROPORCIONAL) = 0.02 VALOR I (INTEGRAL) = 0.02 Fb máximo = 0.024 L/min (NaOH – 2.5 M) TANQUE 2 VALOR P (PROPORCIONAL) = 0.02 VALOR I (INTEGRAL) = 0.02 Fb máximo = 0.064 L/min (NaOH – 2.5 M) Estable y con oscilación permanente atenuada dentro de rango en 25 min (14.8 min fuera de norma durante arranque en modo automático)