Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería Química

Propuesta de Proyecto de Diseño Conceptual del proceso de producción de Polivinil Acetato.

Taller de Diseño de Procesos Departamento de Ingeniería Química Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Universidad de Chile

Prepararon:

Distribución: Documento:

Cristian Díaz Gajardo Osvaldo Rubilar Ulloa Cristián Saavedra Flores Prof: Jesús Casas de Prada Prof: María Elena Lienqueo Tarea Nº 1: Propuesta del Proyecto

21-Agosto-2003 Semestre Primavera 2003 Revisión 2.

Objetivo Diseñar el proceso de producción y el diagrama de flujo para la creación de adhesivos, en particular la elaboración de Polivinil Acetato (compuesto principal de la cola fría) a partir del monómero Vinil Acetato y otros insumos.

Introducción Los adhesivos son sustancias capaces de mantener juntos materiales por medio de una unión de superficies. En la naturaleza se encuentran varios compuestos que presentan esta propiedad, entre los que destacan el barro, la brea y gomas de tipo vegetal y animal. El hombre ha sabido utilizar y mejorar estas sustancias a fin de hacerlas cada vez más específicas (y rentables) en sus distintas aplicaciones (1-3). Por la gran cantidad de aplicaciones que tienen los adhesivos, se han desarrollado diversos métodos de obtención a partir de los recursos naturales de que se dispone. A partir de la década de 1940, la mayoría de éstos tiene un origen a base de resinas sintéticas y polímeros (3-7). Específicamente, se trabajará en la elaboración del diseño conceptual del proceso de producción de Polivinil Acetato (PVAc). Este polímero se ha obtenido comercialmente desde el año 1930 y tiene aplicaciones en adhesivos, pinturas, recubrimientos y en terminados textiles, siendo los adhesivos el mercado de mayor importancia para este producto (6). Este trabajo está dirigido a la producción de Polivinil Acetato para su uso en la industria de los adhesivos. El PVAc se obtiene a partir de la polimerización del monómero Vinil Acetato, la cual puede hacerse por diversos métodos, entre los que se encuentran la emulsión, la suspensión y la solución. Por ser el procedimiento más utilizado a nivel industrial y el que permite un mayor control del producto final, se investigará (y diseñará conceptualmente) la polimerización por emulsión (7-10).

Actividades a Realizar Actividad 1: Búsqueda de información relevante Se procede a la recopilación de libros, revistas, páginas web y publicaciones de interés para la fabricación de adhesivos. Actividad 2: Programación de actividades Se realiza la calendarización de las actividades a realizar con el objeto de que el trabajo no supere las 15 semanas. Actividad 3: Depuración de información recopilada En este paso, a partir de la bibliografía inicialmente encontrada se discrimina aquella que es de real interés para el cumplimiento del objetivo anteriormente descrito. Actividad 4: Diagrama Input-Ouput Se construye un diagrama Input-Ouput, en donde por un lado van todos los insumos requeridos para el procedimiento y por el otro todos los productos creados y desechos. Actividad 5: Diagrama de Bloques En esta etapa, una vez que se conoce mas detalladamente el proceso se procede a la construcción de un diagrama de bloques. Mostrando a grandes rasgos los procesos involucrados en la creación de un aditivo, destacando las operaciones y corrientes principales. Actividad 6: Diagrama de flujo preliminar Ya conocido el proceso, se procede a la creación de un diagrama de flujo preliminar, tomando solo en cuenta el balance de masa. Actividad 7: Diseño de integración de Energía del proceso Se agrega al diagrama de flujo preliminar, la influencia de la energía en el proceso. Actividad 8: Separación del producto final Como generalmente el producto final no se entrega de forma pura, se buscan procesos que permiten su separación para la comercialización. Actividad 9: Análisis tratamiento de RILes

Se evalúa la composición de los residuos entregados por el proceso. Y en caso de que estos no cumplan con las normas vigentes, deben ser tratados. Actividad 10: Diseño completo diagrama de flujos Se integran todos los diseños anteriormente realizados, mezclando tanto los balances de masa como de energía y el tratamiento de desechos. Actividad 11: Elaboración del informe técnico Se entrega un informe con toda la información recopilada, una memoria de cálculo y el diagrama de flujo final del proceso. Actividad 12: Presentación y entrega del Proyecto Final En esta parte se realiza la entrega del proyecto final junto con una presentación, la cual recopila toda la información obtenida para el desarrollo conceptual de la fabricación de Polivinil Acetato.

Carta Gantt Actividad / Semana 1 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

3 4 5 6 7 8 9

Î1 Î2 Î3 Î4

10

Î5

11

Î6

12

Î7

Hitos: Î1 : Î2 : Î3 : Î4 : Î5 : Î6 : Î7 :

Entrega del Diagrama Input – Output del Proceso. Entrega del Diagrama de Bloques del Proceso. Entrega del Diagrama de Flujo Preliminar del Proceso. Entrega del Diagrama con la Integración de Energía involucrada en el Proceso. Finalización de Diagrama de Flujo. Finalización del Informe Técnico. Entrega y Presentación del Informe Final

Cotización del Trabajo Horas hombre

0,8 UF/h/persona => 0,8*3*150 = 360UF total

Tomando como referencia valores establecidos en el MOP y de sugerencias de personas ya involucradas en la industria. El cálculo anterior considera en valor de la UF/persona, el número de personas y las horas dedicadas a lo largo de todo el proyecto. Bibliografía

$250.000, en promedio $50000 por libro. $50.000 en fotocopias Traducidos a UF son en total 17,72 UF

Computación

$1.000.000 para dos computadores con sus respectivas impresoras Traducidos a UF son en total 59,1 UF (considerar 500 000 pesos PC + Impresora) $30.000, en dos cartuchos de tinta al mes. $6000, por 2 resmas que valen $3000 c/u y por tres meses equivalen a 6,38 UF $350.000 en software (Super pro designer, Autocad), en UF son 20,67 UF

Oficina

$70.000 por concepto de arriendo. $30.000 Gastos comunes (agua, electricidad, teléfono). $10.000 gastos en útiles de oficina. Por tres meses y traducidos a UF son 19,49 UF

Total del proyecto

495 UF (Equivalente a 7.5 millones de pesos)

Bibliografía 1. De Bruyne N.A. y K.R. Houwink, (1957). “Adherencia y adhesivos: teoría, tecnología y análisis”, Edit. Aguilar, Madrid, España. 2. Denny R.G. (1970). A private report by the Process Economics Program. Report Nº 57, “Polyvinyl Acetate and Polyvinyl Alcohol”, Stanford Research Institute, California, USA. 3. Gilbert R.G., CM. McDonald and J. Prescott, (2001). “An Introduction to the Scientific Process: Preparation of Poly(vinyl acetate) Glue”. Journal of Chemical Education, Vol. 78, Nº 10, Pág. 1370-1372. 4. Jianhui X., P. Hyun-Jong and M. Krzysztof. (1999). “Polymerization of Vinyl Acetate Promoted by Iron Complexes.” Macromolecules, Vol. 32, Nº 25, Pág. 8310. 5. Lopez R.G., M.E. Trevino and J.E. Puig, (2000). “A Kinetic Description of the Free Radical Polymerization of Vinyl Acetate in Cationic Microemulsions.” Macromolecules, Vol. 33, Nº 8, Pág. 2848. 6. Parker R.S. and P. Taylor, (1966). “Adhesion and Adhesives”, Pergamon Press Ltd., First edition, Oxford, Great Britain. 7. Perry H.A., (1959). “Adhesives bonding of reinforced plastics”, McGraw-Hill, New York, USA. 8. Skeist I., (1966). “Manual de Adhesivos”, Compañía Editorial Continental S.A., México. 9. Sosa N., E.A. Zaragoza and J.E. Puig, (2000). “Unusual Free Radical Polymerization of Vinyl Acetate in Anionic Microemulsion Media”. Langmuir, Vol.16, Nº 8, Pág. 3612. 10. Wake W.C., (1976). “Adhesion and the formulation of adhesives”, Edit. Applied Sciences, London, England.