Diseño y construcción de una planta a escala de banco con operación semicontinua para emulsionar con membranas

Abstract

Se diseñó y construyó una planta a escala de banco, con operación semicontinua, para emulsionar empleando membranas. Se evaluó la operación de un equipo por cargas empleado en el Módulo V de la EIQ-UCV, para identificar los problemas operacionales que presentaba y plantear posibles estrategias de solución, las cuales se consideraron en el diseño posterior. Los problemas identificados fueron: falta de control del esfuerzo de corte de la fase continua en la superficie de la membrana, largos tiempos de operación (5-9 h) debido al desaprovechamiento del 82% del área efectiva de la membrana, baja capacidad de procesamiento e intervalo reducido de la diferencia de presión transmembrana (∆ptm máx 1,4 bar). Las soluciones planteadas fueron: diseñar un sistema con configuración de flujo cruzado donde fuese posible controlar la velocidad de la fase continua, cambiar el soporte de la membrana, diseñar tanques de almacenamiento de los fluidos y colocar sistemas de regulación manual de la presión tanto en la línea de fase dispersa como en la de fase continua. Inicialmente se tenía previsto producir emulsiones simples, sin embargo, se identificaron dos áreas de desarrollo: la producción de emulsiones concentradas y de emulsiones dobles. Se aplicaron las fases de diseño de proyectos ajustadas al presente estudio y se analizó la posibilidad de emplear varios equipos disponibles: tres bombas de desplazamiento positivo, un módulo para albergar membranas y un equipo que originalmente se empleaba para estudiar la filtración. El diseño permite procesar un máximo de 8 L. Se incrementó en un 72% el área efectiva de la membrana y un mayor intervalo para ∆ptm máx (10 bar). Se generaron los documentos necesarios para construir la planta, se realizó una prueba de fugas y se elaboró el manual de operaciones que incluye cuatro ciclos: producción de emulsiones simples, concentradas, dobles y por último el ciclo de limpieza de la planta. No se ha reportado en la bibliografía un diseño de un equipo similar que posea cuatro ciclos integrados como los mencionados.