Diseño de un sistema de mantenimiento con base en análisis de criticidad y análisis de modos y efectos de falla (página 2)

En 1940 el ingeniero Olimpo Gallo había informado al Instituto de Fomento Industrial de la presencia de ricos yacimientos en la región de Paz del Río, la que fuera confirmada dos años mas tarde al cumplirse un programa de exploración intensiva adelantada por el instituto, verificándose no solamente las reservas de mineral de hierro sino que a la vez se descubrió la presencia de importantes reservas de carbón y piedra caliza en lugares cercanos a Paz del Río.

Es sobre estos resultados que el gobierno por medio de la Ley de 45 de 1947 constituye con carácter semioficial la Empresa Siderúrgica Nacional de Acerías Paz del Río S.A., con un capital de 100 millones de pesos de los cuales la nación suscribiría el 51% de su totalidad. En 1954 se transformo en Acerías Paz del Río S.A., iniciando la producción en el mes de octubre de ese mismo año. En 1967 se consolidó como empresa totalmente privada.

La empresa opera un complejo industrial que consiste en una planta integrada con una capacidad de 380.000 toneladas de acero crudo (acero en lingote) y 280.000 toneladas de productos de acero plano y no plano al año. Las instalaciones existentes de la Planta de Acero y consecuentemente la actual capacidad de producción, es el resultado de varios proyectos de expansión ejecutados en el pasado sobre instalaciones originales, las cuales tenían una capacidad de 130.000 toneladas de acero no plano al año. [1]

Adicionalmente, la empresa participa con sus productos especiales, en los mercados de abono para la agricultura, oxigeno, naftalina industrial, alquitrán bruto, sulfato de amonio y nitrógeno liquido, entre otros.

Acerías Paz del Río S.A. es una sociedad anónima, propiedad privada de más de

400.000 accionistas los cuales pertenecen a todas las clases sociales y económicas. Es la única siderúrgica integrada en nuestro país, motivo por el cual produce, transporta y transforma materias primas, casi en su totalidad de origen local, constituidas por mineral de hierro, carbón y calizas, proceso extractivo que cumple con condiciones de la más alta especialización en Colombia, con equipos técnicos de control y de seguridad adecuados y con mineros y supervisores altamente capacitados.

Por ser una siderúrgica integrada, es una industria generadora de grandes volúmenes directos e indirectos de empleo y de actividad económica; origina casi el 60% del empleo manufacturado del departamento de Boyacá y contribuye con el 45% de la oferta nacional del acero. Además de sus instalaciones industriales en el departamento de Boyacá, la empresa cuenta con una sede administrativa en Bogota D.C., motivo por el cual el 96% de los empleados tiene su domicilio en Boyacá y el 4% reside en Cundinamarca.

• UBICACIÓN DE ACERÍAS PAZ DEL RÍO S.A.

La Planta Siderúrgica, está localizada en Belencito, departamento de Boyacá, a 6 kilómetros de Sogamoso y 210 kilómetros de Bogotá D.C. [1]

El área minera de la empresa esta ubicada en jurisdicción de los municipios de Paz del Río (mineral de hierro y carbón), Samacá, Socha y Tasco (carbón), Nobsa y Duitama (calizas).

• DESCRIPCIÓN DEL PROCESO SIDERÚRGICO DE ACERÍAS PAZ DEL RÍO S.A.

El proceso siderúrgico integrado visto de una forma global, se presenta en cuatro etapas bien definidas que son: [1]

• Explotación de materias primas: En las minas de mineral de hierro, carbón y caliza.

• Fabricación primaria: con las Plantas de Coque, Sinterización y Alto Horno.

• Aceración: comprende calcinación, convertidores, horno eléctrico, recuperación metálica y fertilizantes.

• Laminación: Se presentan dos procesos: laminación planos: Tren 1100, Tren Steckel y Línea de Corte; laminación no planos: Tren 710 y Tren Morgan.

Los diagramas de flujo correspondientes a los procesos de la empresa, se pueden observar en el ANEXO A.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] GERENCIAS DE RELACIONES HUMANAS, DE PLANTA, DE MINAS, DE

INGENIERÍA, ACERÍAS PAZ DEL RÍO S.A. Separata de la revista Acerías Paz del Río S.A., Empresa Privada, patrimonio de los colombianos. Septiembre de 1992.

Descripción del proceso de la planta de coque

La Planta de Coque es la responsable de suministrar el coque metalúrgico utilizado en el calentamiento del Alto Horno. El proceso de la Planta de Coque se puede dividir en tres etapas fundamentales: Manejo de Carbón, Batería de Coque y Planta de Subproductos. En este capitulo se realiza una breve descripción de estos tres procesos, así como las variables de operación y los equipos que funcionan dentro de la Planta de Coque.

• FABRICACIÓN DEL COQUE

El coque es un combustible sólido que consiste casi enteramente de carbono. Se produce destilando el carbón en ausencia de aire, para sacarle los gases volátiles que tiene el carbón. Estos gases volátiles son valiosos ya que contienen productos químicos de mucho uso. [1]

• PROCESO DE COQUIZACIÓN Y RECUPERACIÓN DE SUBPRODUCTOS

El desarrollo de los hornos de coque con recuperación de subproductos es el resultado de los esfuerzos hechos para encontrar un proceso de coquización que permitiera recuperar los gases que salen del carbón durante la coquización. Antes del desarrollo de este proceso el carbón era calentado y coquizado, quemando los gases volátiles en la misma cámara u horno a medida que iban desprendiéndose del carbón. En el proceso con recuperación de subproductos los gases son sacados del carbón en una cámara u horno al abrigo del aire. Estos gases pasan por conexiones de tuberías a la planta de subproductos, donde se recuperan estos valiosos productos químicos del gas del carbón. Una parte de este gas puede ser devuelto y quemado en los hornos para calentarlos. Dicho proceso se puede observar en el diagrama de flujo de la Planta de Coque, figura 1. [1]

• MANEJO DE CARBÓN

La materia utilizada en los hornos de coque es el carbón, del cual se reciben 3 clases con el fin de obtener la mezcla más apropiada para producir un coque de gran rendimiento y calidad, provenientes de la Chapa, Samacá y otras regiones del departamento.

Los carbones son traídos a la Planta de Coque en góndolas (berlinas) cuya capacidad varia de 18 a 33 toneladas cada una y en camiones de diverso tonelaje de donde se descargan a una tolva con una capacidad de 150 toneladas que tiene en su parte superior mallas o rejillas de acero (orificios de 3 a 4 pulgadas), con el fin de tamizar el tamaño adecuado.

Figura 1. Diagrama de flujo de la Planta de Coque.

Fuente: ACPR.2001.

22

El carbón cuyo tamaño es variable (aproximadamente 0.5 a 3 pulgadas) es conducido en trasportadores de banda de caucho (capacidad 200 tonelada/hora) a un triturador de rodillos de donde sale con un tamaño inferior a 1 pulgada, a esta parte del circuito de manejo de carbón se le denomina trituración primaria y el carbón así obtenido en cuanto a granulometría se refiere es el más indicado para posteriores manejos y mezclas. El carbón de tamaño inferior a 1 pulgada es de nuevo conducido por una banda trasportadora al silo de mezclas. Este silo está dividido en 4 silos secundarios con una capacidad de 400 toneladas cada uno y acondicionados individualmente en su parte inferior con dosificadores de carbón con el fin de obtener las mezclas más apropiadas para cargar en los hornos. Actualmente los 4 compartimentos de los silos de mezclas están ocupados por las diversas clases de carbón los cuales se encuentran distribuidos como lo muestra la tabla 1.

Tabla 1. Tipos de carbón manejados por los silos de mezcla.

Fuente: ACPR. 1992.

Cada silo de mezcla tiene en su parte inferior un dosificador de carbón automático llamado dosómetro, como se puede observar en la figura 2, que suministra en forma constante la misma cantidad (en peso) de carbón, sin importar las condiciones en que venga (humedad, granulometría, etc.). Un dosificador de carbón comprende en términos generales el siguiente equipo: [1]

• Una banda transportadora de caucho movida por un moto-reductor de 3 velocidades.

• Una báscula que regula el peso de carbón recibido sobre la longitud de pesaje, esta hace parte integral del transportador anteriormente nombrado.

• Un conjunto moto-reductor planetario que mueve la compuerta de regulación del carbón de acuerdo con la densidad.

Los diferentes carbones se mezclan en esta sección de dosificación en las siguientes proporciones aproximadas como se muestra en la tabla 2: [1]

Tabla 2. Características de dosificación del carbón.

Fuente: ACPR. 1992.

Figura 2. Dosómetros o dosificadores de carbón

El carbón en estas condiciones pasa a una criba vibratoria con mallas de 3 mm, este tipo de carbón de ؼ3.15 mm, es el tamaño más adecuado para pasar directamente al consumo, el carbón de ؾ3.15 mm debe pasar por el molino de martillos con el fin de darle el calibre adecuado. Parte del circuito de bandas transportadoras se aprecia en la figura 3.

Figura 3. Silos de la Batería de Coque.

El molino de martillos cuya capacidad es de 120 ton/hora pulveriza y mezcla el carbón, dando un producto cuya granulometría no debe pasar de 10% por encima de 3 mm, tamaño más adecuado y apropiado para cargar en los hornos y obtener un coque de buena calidad.

Los carbones que salen de la criba y molino de martillos caen a una serie de transportadores que lleva el carbón hasta los silos de la batería. En esta última serie de transportadores las bandas son de neopreno, que no sufre alteraciones, ni deformaciones debido al ACPM. Los silos de la batería son de concreto armado y tiene en su parte inferior compuertas móviles que son accionadas por una cremallera de la máquina cargadora con el fin de cargar el carbón en los hornos.

• BATERÍA DE COQUE

La batería es un conjunto de hornos de coque posicionados en línea recta, uno al lado del otro, cuyo principal objetivo es proporcionar el coque que ha de utilizarse en el calentamiento del Alto Horno, así como en Plantas de Fundición, Planta de Fuerza, Calizas, Acería, etc. La Batería Nº 2 se puede apreciar en la figura 4. [1]

Figura 4. Batería de Coque Nº 2.

Una batería de hornos es una basta masa refractaria cuidadosamente aislada con el fin de evitar pérdidas caloríficas que reposa sobre una plancha de concreto armada y construida de tal manera que facilite no solo la disposición del equipo necesario, sino también su operación.

Esta masa refractaria se mantiene en su puesto por medio de tirantes longitudinales y transversales que atraviesan no solo cada horno, sino la batería y

cuyas presiones se regulan y mantienen uniformes, por medio de tornillos y resortes en las vigas estructurales. Los resortes hacen las veces de reguladores de presión ante los esfuerzos permanentes ocasionados por dilataciones y contracciones del material refractario, motivo por el cual deben inspeccionarse periódicamente.

En Belencito, en la Planta de Coque, la Batería Nº 1 es marca Koppers-Becker y se encuentra fuera de servicio desde 1976, la Batería Nº 2 es marca Woddall- Duckman, ésta última con recirculación de humos.

• Hornos de coque con subproductos. Los hornos de coque con subproductos son cámaras largas de ladrillos de sílice, en las cuales el carbón es coquizado por el calor producido por la combustión de gas rico, gas del alto horno o mezcla de ambos, que se lleva a cabo en cámaras adyacentes y a todo lo largo del conjunto de hornos.

Las características principales de los 57 hornos tipo Woddall-Duckman de la Batería de Coque en la empresa Acerías Paz del Río S.A., se aprecian en la tabla 3. [1]

Tabla 3. Características principales hornos de coque.

Fuente: ACPR. 1992.

Además tiene 4 bocas de cargue y una boca para evacuación de gas bruto (producto principal de la destilación del carbón), al igual que dos puertas para facilitar el deshorne de la torta de coque.

• Calentamiento de los hornos con subproductos. El calentamiento de la batería es en sí una combinación de un conjunto de operaciones como son el manejo del gas de coque producido, el gas rico, el flujo de aire, el flujo de humos, y el sistema de inversión.

• Máquinas o equipos de la Batería de Coque. La batería de hornos de coque requiere para su funcionamiento un equipo completo de máquinas que ocupan un papel importante dentro del proceso de coquizado. [2]

• Máquina cargadora. Transporta el carbón desde la tolva hasta el horno que se va a cargar. Circula sobre rieles por encima de la Batería, recibe la carga de carbón (16.5 toneladas) de la tolva y la vacía en el horno por los 4 huecos de cargue. En la tolva, la cargadora descansa sobre un puente-báscula, en el cual se pesa vacía y luego cargada para conocer el peso del carbón cargado en cada horno. El peso de la máquina cargadora vacía es de 35 toneladas. Las 4 tolvas son construidas en lámina soldada en forma circular, su base es un tronco de cono invertido. La figura 5 muestra la máquina cargadora.

Figura 5. Máquina cargadora

Cada tolva en su parte inferior tiene una compuerta de cargue telescópica que se acciona desde la cabina, por medio de palancas. En su parte superior tiene anillos regulables que permiten vaciar la capacidad de las tolvas según la capacidad del horno y según el orden de cargue.

Hay que tener en cuenta que al horno le cabe más carbón al lado de la guía y que la última tolva que se vacié debe tener el carbón necesario para llenar los espacios vacíos dejados por las otras tolvas, más un poco que saldrá al nivelar el horno. [2].

• Máquina deshornadora. Es la máquina más importante de las que sirven en la Batería, tanto que su peso es de 120 toneladas aproximadamente, cumple con tres funciones específicas: quita la puerta del horno, empuja el salmón de coque fuera del horno y nivela la carga de carbón dentro del horno.

La máquina deshornadora se desplaza sobre rieles paralelamente al lado de la batería del lado opuesto al que sale el coque, por lo que este lado suele ser llamado: lado deshornadora. La barra empujadora mide unos 23 m de longitud y tiene en su parte delantera la cabeza empujadora, en su parte inferior la barra posee una cremallera accionada por un piñón, atrás de la cabeza va un patín, el cual soporta el peso de la barra sobre el piso del horno durante el deshorne. Una vista frontal de la máquina deshornadora se puede apreciar en la figura 6.

Figura 6. Máquina deshornadora.

• Máquina guía de coque. En la Planta de Coque existen dos guías; la guía Nº 1 tiene un sistema quita puertas pivotante y la guía Nº 2 uno de retroceso, ambas guías tienen acoplado corredores desplazables permitiendo encajar la rejilla guía junto al salmón o torta de coque, permitiendo un desplazamiento uniforme hacia el vagón de apagado. Esta rejilla debe soportar la temperatura del coque incandescente. La máquina guía también posee un sistema de bloqueo, que no le permite trasladarse, cuando se desplaza la rejilla guía. Al igual que la máquina deshornadora la máquina guía posee un sistema quita puertas La máquina guía se puede apreciar en la figura 7. [2]

Figura 7. Máquina guía de coque Nº 2.

• Vagón de apagado. Consta del vagón que recibe el coque y el tractor al que va acoplado. El vagón de apagado tiene una estructura muy fuerte y rígida, tiene capacidad para el coque producido por un horno, su piso es inclinado y revestido con placas de gran resistencia a la abrasión. Tiene compuertas verticales a todo lo largo del vagón, accionadas por un sistema de aire comprimido o en caso de falta de aire, se pueden accionar manualmente.

En el tractor van los motores de la tracción, así como el compresor al lado de la cabina, el tractor y el vagón de apagado se observan en la figura 8. [2]

Figura 8. Vagón y tractor de apagado.

• Generalidades del proceso de coquizado. El sistema seguido en la Planta de Coque de la empresa Acerías Paz del Río para el cargue y deshorne en la Batería de Coque es el de 5 en 5, según el programa establecido por el jefe de turno así: 15, 20, 25, 30, 35 ó 1, 6, 11, 16, 21, etc.

El programa de coquizado es hecho dependiendo de las tareas de mantenimiento que estén programadas, estas tareas normalmente duran menos de media hora, y es por esto que no existe un tiempo exacto de coquizado.

• MANEJO DE COQUE

• Tamizado de coque. El coque tal como sale del horno es tomado en la base de la rampa de coque por medio de unas compuertas operadas manualmente, luego por un transportador de banda, pasando por un separador magnético y va a una criba primaria de hueco cuadrado de 70 mm de abertura y a una criba secundaria de hueco cuadrado de 20 mm de abertura. El coque que no pasa por ninguna de las dos mallas va al transportador que lo lleva al Alto Horno y a la Planta de Sinterización. [1]

• Trituración de coque. El triturador de coque de rodillos dentados tiene dos motores, cada uno acciona un rodillo, uno de los cuales es fijo y el otro va sobre un soporte de deslizamiento mantenido por resortes, los cuales permiten que en caso de que pase material extraño, el rodillo se desplace, evitando la rotura del triturador. La separación de los rodillos es graduable pudiéndose variar la granulometría del coque triturado al tamaño que se desea según las necesidades de Alto Horno. [1]

• Coque metalúrgico. Se llama coque metalúrgico la fracción de coque de 20-25 mm ó 60-90 mm que se envía al Alto Horno. Las diversas funciones que desempeña el coque metalúrgico son: [1]

• Función calorífica: fuente de calor al alto horno, dentro del proceso siderúrgico.

• Función química: función de reducción de óxidos de hierro y función de carbonización, que produce el carbono que se incorpora a la fundición en forma de grafito o cementita.

• Función física: constituye el esqueleto de la carga que desciende del tragante al crisol del Alto Horno, dejando los espacios necesarios al paso del gas y a su difusión en la masa del mineral.

2.6 DECANTACIÓN, CONDENSACIÓN Y EXTRACTORES

A la salida de los colectores se encuentra una trampa (cono separador) cuya función es decantar las fracciones consumibles de hidrocarburos (alquitrán) y el exceso de agua producido por la humedad del carbón.

La función principal de la condensación primaria, es reducir la temperatura del gas de coque, con el doble propósito de disminuir su volumen para ser manejado por el extractor. El enfriamiento del gas de coque, se efectúa en dos etapas: [3]

• Primero en las cabezas de caballo, que son tubos en forma de codo, donde la temperatura del gas baja de 800 ºC (en las columnas ascendentes) a 75-90 ºC (en los colectores principales), este cambio de temperatura se produce por el contacto que tiene el gas con agua de enfriamiento que es aplicada por medio de rociadores en las cabezas de caballo. La parte superior de la Batería de Coque se observa en la figura 9.

El medio de enfriamiento en la condensación primaria es el agua amoniacal A.A.1 que se inyecta a través de 114 pulverizadores montados por parejas en las cabezas de caballo, de tal forma que el barrido del agua amoniacal, cubre completamente la sección transversal del ducto disponible para el paso del gas,



1 La abreviatura A.A. corresponde al término agua amoniacal.

asegurando un contacto completo con el gas caliente. El alquitrán y el agua condensadas en este proceso, salen por rebose de sobre-nivel de los condensadores primarios y pasan a los tanques de mixtos para su separación y posterior tratamiento.

Figura 9.Techo de la Batería de Coque Nº 2.



• La segunda parte es efectuada en los condensadores primarios, que se pueden apreciar en la figura 10, donde la temperatura pasa de 75ºC a 35ºC en promedio.

Figura 10. Condensadores primarios.



El gas pasa al turboextractor para ser bombeado hacia las siguientes etapas de procesamiento. Por último el gas de coque pasa por dos precipitadores

electroestáticos que finalizan el proceso de recuperación del alquitrán, utilizando campos eléctricos de alto voltaje.

• Turboextractor de gas de coque. El objetivo principal del turboextractor es extraer todo el gas producido en los hornos asegurando su paso a través de todas las subplantas manteniendo una presión en el colector principal. Esta máquina juega un papel importante en la coquería, cumple una función similar al corazón en el cuerpo humano. [3]

El extractor de gas es un turboextractor, es decir que es movido por una turbina accionada por vapor, cuya velocidad es regulada automáticamente de acuerdo con la producción del gas. En el capítulo 6 se realiza una descripción detallada del turboextractor.

• Las aguas amoniacales (A.A.). Son el medio refrigerante utilizado en los colectores y los condensadores primarios, se les llama aguas amoniacales en razón a que por estar fluyendo en circuito cerrado y en continuo contacto con el gas, absorben una apreciable cantidad de amoniaco. Para circular el agua amoniacal hacia el colector y condensadores primarios, existen dos grupos de bombas vitales dentro del proceso:

• Bombas de agua amoniacal al colector. Este grupo de bombas transporta el agua amoniacal del tanque de recirculación a los rociadores en las cabezas de caballo en el colector principal. Dentro del grupo de 6 bombas existe una bomba accionada por motor diesel (bomba de reserva), dentro de las restantes 5, existen dos principales y 3 subprincipales, en funcionamiento siempre tiene que estar encendida una principal (320 m㯨) y otra subprincipal (160 m㯨), estas dos bombas en servicio generan unos 450 m㯨 de caudal y una presión de 3 kg/cm⠡ la salida de los filtros de las bombas.

• Bombas de agua amoniacal a condensadores primarios. Este grupo de bombas recircula el agua amoniacal desde el fondo de los condensadores primarios, hasta los refrigerantes de espiral y trombón, (que bajan la temperatura del agua amoniacal de 60ºC a 40ºC en los refrigerantes de espiral y de 40ºC a 20ºC en los refrigerantes de trombón) y la vuelve a llevar hasta la parte superior de los condensadores primarios. Dentro de este grupo se encuentran 3 bombas, de las cuales una siempre está en servicio y las otras dos en reserva. Estas bombas generan una presión de salida de 5.5 kg/cm⠹ una presión de 3 kg/cm⠥n la entrada de los refrigerantes.

• El alquitrán. Es una mezcla de una gran cantidad de hidrocarburos nafténicos, clefínicos, parafínicos y aromáticos, siendo estos últimos los componentes de carbón en suspensión en forma de partículas negras muy finas análogas al hollín. El alquitrán es un líquido más pesado que el agua, su densidad

es de 1.2 gr/cm㠹 es inmiscible en ella, por esta razón se puede separar del agua amoniacal por simple decantación. [3]

• SUBPRODUCTOS DEL PROCESO DE COQUIZADO

Además de la decantación, condensación y extractores, existen otros procesos realizados al gas de coque para convertirlo en gas rico. Dentro de estos procesos están: sulfatación o extracción de sales amoniacales, absorción de H2S (gas sulfhídrico), desbenzolado, desnaftalizado, desalquitranado, entre otros. Estos subprocesos son parte de subplantas que pertenecen a una planta general de subproductos. Existen 5 subplantas de subproductos: [3]

• Planta de Sulfato de Amonio.

• Planta de Gas Sulfhídrico.

• Planta de Acido Sulfúrico.

• Planta Desnaftalizadora.

• Planta de Alquitrán.

• Planta de Sulfato de Amonio. La obtención del sulfato de amonio comienza en el saturador que recibe el gas desalquitranado de los precipitadores electroestáticos.

El saturador es un tanque cónico cerrado de unos 3 metros de altura y 2 m de diámetro, esta hecho de acero inoxidable. Dentro del saturador se encuentran ocho tubos verticales para la distribución del gas, estos tubos crean corrientes de gas que burbujean al ascender en una solución ácida saturada de sulfato de amonio, llamada aguas madres, esta solución es almacenada en un tanque cilíndrico abierto que tiene el mismo nombre, las aguas madres contienen entre 4 y 8% de ácido sulfúrico concentrado, dependiendo de la producción de gas de coque. [2]

El saturador posee una pareja de bombas centrífugas (una en servicio y la otra de reserva) que recirculan las aguas madres en el interior del saturador, además, este tanque tiene una purga que separa los residuos de alquitrán provenientes del gas, estos residuos son llevados a un tanque separador de espumas, que rescata del alquitrán porciones de aguas madres y las regresa al tanque. En la figura 11 se puede apreciar una parte de la Planta de Sulfato.

A medida que la reacción se lleva a cabo se precipitan pequeños cristales de sulfato; estos se depositan en el fondo cónico del tanque, donde son extraídos por una pareja de bombas centrífugas (una en servicio y la otra en reserva) llamadas bombas de extracción de sales, estas bombas llevan la solución hacia un cono separador donde se extraen los cristales de sal suspendida de la solución por decantación.

Figura 11. Planta de Sulfato de Amonio.



La solución liquida es devuelta por gravedad al saturador. Por otra parte, las sales decantadas son bajadas hacia una secadora centrífuga, que comprende un rotor de acero revestido en plomo sobre el cual está montado un canasto cilíndrico de cerca de 1 metro de diámetro, de cobre, metal monel o cualquier otra aleación resistente a la corrosión. Este conjunto se mueve por medio de un motor eléctrico.

El liquido restante en la sal se extrae por acción de la fuerza centrífuga pasando por los agujeros del canasto para volver de nuevo al tanque de aguas madres donde se le agrega ácido sulfúrico a razón de 5% desde un tanque elevado de ácido concentrado. El transporte de las aguas madres desde el tanque al saturador es realizado por una pareja de bombas centrífugas de igual nombre (una en servicio y otra en reserva) que continua el ciclo cerrado dentro del proceso.

Después de la secadora centrífuga, el sulfato de amonio es llevado por medio de dos transportadoras de banda a un secador rotatorio que seca un 0.15% de humedad restante, dentro de estas secadoras es inyectado aire caliente proveniente de un horno calentado con gas rico de coque, este secador es soplado por un ciclón que separa los finos y los gruesos de sulfato, los gruesos son el producto final y es almacenado para su pesaje y distribución final, los finos también son distribuidos pero tienen menos uso en la industria que los gruesos.

• Planta de gas sulfhídrico. El gas de los hornos de coque después de pasar por el saturador en la Planta de Sulfato de Amonio, circula por el condensador final y los lavadores para llegar al absorbedor. La vista general de la planta se puede observar en la figura 12.

Figura 12. Planta de Gas Sulfhídrico.



El absorbedor es un tanque cilíndrico cerrado de unos 12 m de alto con un diámetro de 4 m, funciona como una torre de absorción empacada con rejas de madera, donde se limpia con una solución de carbonato de sodio, la cual es impulsada por una bomba centrífuga que se encuentra en la sala de bombas de esta subplanta, la solución de carbonato entra por medio de rociadores situados en la parte superior de la torre para su contacto con el gas en contracorriente que asciende de la parte inferior de la misma.

De la parte superior de la torre sale el gas purificado o gas rico de coque hacia el gasómetro y luego el subsiguiente consumo. La solución cargada que lava el gas se deposita en la parte inferior del lavador, esta solución contiene gas sulfhídrico H2S, gas cianhídrico HCN y óxido de carbono CO2, esta solución se denomina solución sulfurosa y es succionada por una bomba centrífuga que lleva su mismo nombre, la solución pasa después por un intercambiador que le sube la temperatura de 30ºC a 35ºC. La solución sulfurosa entra al activador por su parte superior a través de rociadores fluyendo en contracorriente al vapor de arrastre suministrado por ebullición de la solución depositada en el fondo del activador.

El activador es una torre metálica cilíndrica con rejillas en su parte interior, mide unos 10 m de altura y 2 m de diámetro cerrada, con una presión absoluta de 4 mm de Hg (0.55 kPa). Dentro del activador prevalece el vacío y la solución ebulle aproximadamente a 55ºC, esta temperatura es generada gracias al vapor precalentado de baja presión.

Al pasar la solución sulfurosa por el activador queda substancialmente libre de H2S, HCN y CO2, gases que quedan dentro del activador, quedando así una solución activada que se deposita en el fondo del activador, esta solución es succionada por dos bombas; la primera recircula la parte alta de la solución

asentada en el activador, para obtener un ciclo de absorción adecuado; la segunda bomba toma la solución activada del fondo y la lleva a un intercambiador con el fin de bajarle la temperatura de 50ºC a 35ºC, para luego enviarla al absorbedor y continuar con el ciclo.

Los vapores del activador, H2S, HCN y CO2 junto con algo de vapor barrido, salen por la parte superior del activador, pasan por un condensador horizontal en donde la mayor porción de agua se condensa y los gases se enfrían. De allí los gases pasan a un tanque de expansión en donde se remueven las ultimas trazas liquidas, para luego pasar a los eyectores en donde el gas sulfhídrico queda al vacío, listo para ser enviado a la Planta de Acido Sulfúrico.

"Lamentablemente la Planta de Acido Sulfúrico esta fuera de servicio por mantenimiento desde el año 2002, motivo por el cual no se ha incluido en el estudio del proyecto, ya que sus instalaciones al igual que sus procesos serán renovados y la empresa no está en posición de dar información aun del cambio propuesto para esta subplanta."

• Planta desnaftalizadora. El proceso de la Planta Desnaftalizadora empieza en los lavadores de ACPM, dos torres de acero cilíndricas generalmente con platos de madera/acero rellenos con viruta de acero.

El gas de coque entra en la parte inferior y el aceite absorbente con base de ACPM llamado lavador es rociado con pulverizadores colocados en la parte superior. Se usan dos lavadores conectadas en serie, la altura de cada lavador varia entre los 15 y 20 m y tiene un radio de 5 m aproximadamente, estas torres son capaces de remover entre el 87% y 95% del benzol y naftalina presente en el gas.

Estos lavadores recirculan el ACPM destilado en un circuito cerrado manejado por tres bombas de recirculación a lavadores, (dos en servicio y una de reserva), cada

5 días es agregado ACPM fresco comercial a los lavadores, para aliviar las pérdidas por temperatura de aceite.

Los lavadores tienen purgas en su parte inferior que alivian el contenido interno del ACPM + naftalina + agua industrial que se decanta en su interior, estas purgas llevan por gravedad la mezcla hacia un tanque que separa la mezcla, gracias al poder de inmiscibilidad de los aceites y conducen el ACPM + naftalina hacia un tanque donde se mezcla con residuos de benzol de los cristalizadores, esta mezcla es conducida por otro par de bombas hacia unos tanques de almacenamiento. Esta mezcla almacenada en los tanques llamada ACPM sucio es llevada hacia la caldera, donde es destilado el ACPM para ser de nuevo utilizado en los rociadores de los lavadores. Los vapores de la destilación suben a la columna de fraccionamiento y se condensan en un intercambiador de agua industrial, luego son separados del agua industrial restante de la destilación en un

separador que divide el benzol en dos fracciones distintas, estas fracciones bajan por gravedad a los cristalizadores, que son tanques abiertos de acero, de unos 90 cm de profundidad, con un fondo inclinado, con capacidades hasta de 12 ton de aceite. Después de la cristalización se abre la válvula de purga situada en la base del cristalizador, con el fin de evacuar el aceite no cristalizado. La cristalización de la naftalina dura de 2 a 4 días, dependiendo de la temperatura del sitio del cristalizador. La vista general de la planta se muestra en la figura 13.

Figura 13. Planta Desnaftalizadora.



El aceite drenado de los cristalizadores es almacenado en los tanques verticales y mezclado con el ACPM sucio para ser destilados posteriormente. Los cristalizadores tienen un fondo inclinado y removible, por medio de unos malacates que llevan la naftalina seca (en forma de polvillo) a un tornillo sin fin, que facilita su almacenaje.

En la Planta Desnaftalizadora existe también, un sistema de limpieza de los refrigerantes utilizados en el agua amoniacal, esta limpieza se realiza utilizando una mezcla de aceite pesado proveniente de la destilación y aceite antrasenico de la Planta de Alquitrán que se transporta por medio de una bomba perteneciente a la Planta Desnaftalizadora.

• Planta de Alquitrán. Al igual que el agua amoniacal, el alquitrán es almacenado en un tanque de reserva con una capacidad de 1000 m㬠este tanque proporciona abastecimiento de alquitrán no solo a la Planta de Coque, sino a toda la empresa. El alquitrán producido por la destilación del carbón es líquido, su color varía de carmelito a negro, ligeramente viscoso a temperatura ambiente. [2]

La composición del alquitrán depende de la temperatura de destilación, así como del tipo de carbón utilizado para el proceso. El alquitrán se puede dividir en dos grupos, el primero se forma sin duda de hidrocarburos complejos de alto peso molecular y los segundos son ocluidos por el gas a la salida de los hornos.

El proceso de deshidratación del alquitrán comienza en un conjunto de tanques cilíndricos, con una compuerta en su tapa superior para supervisaje, en donde se almacena el alquitrán pesado o sucio que se va a destilar, de estos tanques es posible despachar alquitrán pesado para todas las plantas distintas a la de coque en Acerías Paz del Río, como: Acería, Laminación, etc.

Un grupo de bombas de pistones a vapor se encarga de llevar el alquitrán pesado hacia la caldera de destilación, allí también llega aceite antrasenico sucio, proveniente de la limpieza de los refrigerantes en la Planta Desnaftalizadora, así como aceite antrasenico limpio de la columna de fragmentación. Una vista general de la Planta de Alquitrán se aprecia en la figura 14.

Figura 14. Planta de Alquitrán.



El alquitrán entra a una caldera cilíndrica de 20 m㠤e capacidad y calentada por gas rico de coque. Dentro de la caldera el alquitrán se calienta paulatinamente con el fin de obtener las diferentes fracciones que en forma escalonada se van separando en la columna de fragmentación de acuerdo con la temperatura obtenida en ella. El alquitrán calentado en la caldera deja además un residuo en el fondo de ella llamado brea.

En la columna de destilación, los vapores se condensan y pasan a los tanques de fracciones intermedias en donde es separado el aceite naftalinoso del alquitrán limpio, además se obtiene una pequeña cantidad de agua que va a parar al foso de purgas. El aceite naftalinoso, la brea y el alquitrán son almacenados en tanques para su posterior distribución, la brea es almacena en el patio de consumo.

Los diagramas de flujo que describen los procesos utilizados en la recuperación de subproductos de la Planta de Coque son mostrados en el ANEXO D.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] ACERÍAS PAZ DEL RÍO S.A. Planta de Coque, Regulador de calentamiento- Equipo y operaciones. Belencito 1996.

[2] BARRERA E., Juan David. Manual de operaciones planta de subproductos. Belencito: Acerías Paz del Río, Departamento de Coquería, agosto de 1990.

[3] JIMÉNEZ ARRIETA, José Domingo. Instructivos y operaciones generales de la Planta de Coque. Belencito: Acerías Paz del Río, 1985.

Base de datos de la planta de coque

Para implementar cualquier estrategia de mantenimiento en un proceso es necesario conocer las variables que lo conforman, así como el número de equipos que en el operan, los niveles de producción, modos operativos, instalaciones, materias primas, productos finales, etc. Por lo antes expuesto los autores diseñaron una base de datos que permita iniciar una estrategia de mantenimiento.

En este capitulo se muestra el listado completo de equipos que operan en la Planta, los códigos de clasificación utilizados y como fue realizada la base de datos para la Planta de Coque.

• IMPORTANCIA DEL ESTUDIO

Para implementar cualquier estrategia de mantenimiento en un proceso es necesario conocer las variables principales que lo conforman, como el número de equipos que en él operan, los niveles de producción, modos operativos, instalaciones, materias primas, productos finales, etc. La mayoría de metodologías o sistemas de mantenimiento exigen una base detallada de los sistemas, instalaciones o equipos para comenzar a desarrollarse.

La Confiabilidad Operacional involucra una serie de procesos de mejoramiento continuo, que utilizan herramientas de diagnóstico, análisis y nuevas tecnologías. En este tipo de metodologías, conocer cuantos equipos se están evaluando en un sistema es necesario, y sin una lista detallada de estos, se hace imposible optimizar la gestión, planeación, ejecución y control de los procesos, objetivo primordial de cualquier tipo de estrategia de mantenimiento.

Desde la puesta en marcha de la Planta de Coque en 1954, la empresa Acerías Paz del Río S.A. adoptó políticas de mantenimiento correctivo y planes documentados de reposiciones de equipos, sistemas e instalaciones, que mantuvieron una base de datos completa con sistemas de codificación en general óptimos para la época.

Desde 1989, debido a una crisis económica que sufrió la empresa, esta base de datos se vio afectada por el recorte de personal y la falta de inversión, dejando de documentar cambios importantes en los sistemas, instalaciones y equipos. Hasta la fecha, la base de datos de la Planta de Coque esta desactualizada, se encuentra en carpetas escritas archivadas, que no permiten establecer con certeza los cambios que se han hecho en las instalaciones, equipos y sistemas hasta el día de hoy, esto no permite priorizar las políticas de inversión, tareas de mantenimiento y demás estrategias que le permiten a un sistema mejorar la rentabilidad de los procesos productivos.

• LISTADO DE EQUIPOS

La Planta de Coque, opera actualmente con 280 equipos aproximadamente, distribuidos en 10 subplantas así:

• Servicios Generales.

• Manejo de Carbón.

• Batería de Coque.

• Manejo de Coque.

• Decantación, Condensación y Extractores.

• Planta de Sulfato de Amonio.

• Planta de Gas Sulfhídrico.

• Planta de Acido Sulfúrico (Fuera de servicio).

• Planta Desnaftalizadora.

• Planta de Alquitrán.

A continuación se muestra en la tabla 4 el listado completo de equipos que opera actualmente en la Planta de Coque por cada subplanta, el listado fue realizado con base en diagramas de flujo y recorridos de mantenimiento realizados en la Planta.

Partes: 1, 2, 3