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Revista Científica Ciencias Ingenieriles (2024)
Vol. 4, Núm. 1, pp. 24 – 29
ISSN: 2961-2357(En línea)
ISSN: 2961-2446(Impreso)
ARTÍCULO ORIGINAL
Asimilación y puesta en marcha de una planta industrial de ácido
sulfúrico concentrado
Assimilation and start-up of an industrial sulfuric acid concentrate plant.
• Gabriel Iglesias 1 • Yosviel Reyes 2 • Yelianys Manso 3
1 Complejo Industrial de Bioproductos LABIOFAM VC, Santa Clara, Cuba.
Correo electrónico: gibarreto@uclv.cu
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0086-2236
2 Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Santa Clara, Cuba.
Correo electrónico: yreyes@uclv.cu
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9344-2304
3 Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Santa Clara, Cuba.
Correo electrónico: yemanso@uclv.cu
ORCID: https://orcid.org/0009-0003-0403-7046
Recibido:05 noviembre del 2023 / Revisado: 18 diciembre del 2023 / Aprobado: 28 diciembre del 2023 / Publicado: 22 enero del 2024
RESUMEN
La asimilación y puesta en marcha de una planta nueva para la fabricación de ácido sulfúrico es un caso de estudio
útil para la conducción de la asimilación de nuevas tecnologías, esta es una actividad de riesgo. El objetivo de la
presente investigación es establecer un procedimiento para la asimilación y adaptación de la tecnología necesaria
para la manufactura de ácido sulfúrico que haga posible la conducción segura y eficiente de la puesta en marcha
técnica de una nueva capacidad industrial y su normal funcionamiento. Se elaboraron las bases conceptuales y un
procedimiento heurístico para la asimilación tecnológica en instalaciones productoras de ácido sulfúrico
concentrado que se basen en el método productivo de doble contacto a partir de azufre sólido elementa. Para ello se
tuvo en cuenta la integración lógica de los sistemas del proceso, así como los establecidos en la literatura para el
desarrollo, evaluación y asimilación de nuevas tecnologías. Se desarrollaron las bases metodológicas para la
adopción de tecnologías y un procedimiento heurístico para facilitar la dirección de esta diligencia en una secuencia
lógica capaz de conducir eficientemente la asimilación tecnológica y puesta en marcha cumpliendo con los
compromisos de tiempo, seguridad y económicos a trazar. Los fundamentos para la adaptación de nuevas
capacidades industriales tienen que considerar aspectos empresariales, de mercado, de evaluación tecnológica y
ambiental.
Palabras claves: ácido sulfúrico; asimilación tecnológica; metodología; procedimiento heurístico.
ABSTRACT
The assimilation and start-up of a new plant for the manufacture of sulfuric acid is a useful case study for the conduct
of the assimilation of new technologies, this is a risky activity. The objective of the present research is to establish
a procedure for the assimilation and adaptation of the necessary technology for the manufacture of sulfuric acid that
makes possible the safe and efficient conduct of the technical start-up of a new industrial capacity and its normal
operation. The conceptual bases and a heuristic procedure were elaborated for the technological assimilation in
concentrated sulfuric acid production facilities based on the double contact production method from elemental solid
sulfur. For this purpose, the logical integration of the process systems was taken into account, as well as those
established in the literature for the development, evaluation and assimilation of new technologies. The
methodological bases for the adoption of technologies and a heuristic procedure were developed to facilitate the
management of this diligence in a logical sequence capable of efficiently conducting the technological assimilation
and start-up complying with the time, safety and economic commitments to be outlined. The foundations for the
adaptation of new industrial capabilities must consider business, market, technological and environmental
assessment aspects.
Keywords: sulfuric acid; technological assimilation; methodology; heuristic procedure.
https://doi.org/10.54943/ricci.v4i1.379
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1. INTRODUCCIÓN
Para la industria de procesos transformativos el
ácido sulfúrico se usa directa o indirectamente en
casi todas las actividades de fabricación y es un
producto vital en la economía nacional. Para su
empleo técnico se comercializa con altos grados
de pureza superando el 80% peso hasta el 98,5 %
sirviendo estas presentaciones para preparar
disoluciones acuosas con la concentración
específica demandada dentro de cada proceso.
Las principales propiedades químicas que hace
tan valioso al ácido sulfúrico es su poder
deshidratante, su marcado carácter ácido y ser el
agente corrosivo por excelencia. En Cuba la
producción de ácido sulfúrico se limita casi
exclusivamente a la producción de ácido
sulfúrico técnico al 98.5% ofrecida por la
Empresa Rayo Nitro de Matanzas en la región
central del país según Castillo y col., (2021). Esta
entidad opera hoy a una capacidad de trabajo
inferior a la capacidad instalada a razón de la
obsolescencia tecnológica.
El ácido sulfúrico es procesado según el método
del doble contacto por su alta eficiencia
productiva y sus bondades en cuanto a emisiones
y efluentes en concordancia con estudios
actualizados de Bahamonde, (2021), Bravo y col.
(2014) y Kumareswaran (2013). Esta ruta
productiva cuenta con cinco etapas tecnológicas
fundamentales: fundición del azufre, combustión
del azufre líquido, enfriamiento del dióxido de
azufre, oxidación catalítica del dióxido de azufre
en trióxido de azufre y absorción química del
trióxido de azufre en ácido sulfúrico
concentrado. Este esquema tecnológico propone
la manufactura del ácido sulfúrico a altas
concentraciones aprovechando el azufre
elemental residuo de la actividad de refinación
del petróleo crudo cubano. Esta es la materia
prima fundamental, disponible en cantidades
suficientes en Cuba. Otros requerimientos
materiales son el agua y aire, además de que
demanda pentóxido de vanadio para el lecho
catalítico de la etapa de oxidación del dióxido de
azufre. Los residuos asociados a este proceso son
sulfuro de hidrógeno y emisiones mínimas de
dióxido de azufre, ambas en cantidades
inferiores a las emisiones normalizadas exigidas.
Los índices en cuanto a la eficiencia alcanzados
en plantas con la misma técnica superan en su
amplia mayoría el 99% de la conversión del
azufre elemental en ácido sulfúrico concentrado;
desplazando aceleradamente a métodos para su
fabricación como el método de la cámara de
plomo y el de simple contacto.
El emplazamiento de una nueva capacidad
industrial proveedora de ácido sulfúrico a la
industria química cubana se justifica entonces
con el fin de sustituir las importaciones de este
reactivo atendiendo al alza sostenida de los
precios en el mercado internacional sumado a las
dificultades asociadas para la importación de
insumos a Cuba. Además, es objetivo aprovechar
las cantidades de azufre sólido elemental
generadas por las refinerías petroleras cubanas.
Según estudios precedentes de Dueñas y col.
(2010) existen pocas calificaciones formales
para la disciplina de la arrancada de una planta
de procesos y la ejecución de la misma requiere
obligatoriamente del trabajo integral de equipos
profesionales multidisciplinarios en las ramas de
la ingeniería. Una planta que se pone en marcha
de forma deficiente funciona por debajo del
rendimiento óptimo, incurre en fallas
tecnológicas peligrosas y retrasa sustancialmente
la recuperación del capital involucrado en la
inversión. Una puesta en marcha técnica mal
consumada a menudo conduce a una amplia
acción bajo la ley de contratos para recuperar los
costos de los contratistas o ingenieros de acuerdo
con Killcross, (2021).
El objetivo de la presente investigación es
establecer un procedimiento para la asimilación
y adaptación de la tecnología necesaria para la
manufactura de ácido sulfúrico que haga posible
la conducción segura y eficiente de la puesta en
marcha técnica de una nueva capacidad
industrial y su normal funcionamiento.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Fueron resumidas las bases conceptuales y un
procedimiento heurístico que permite conducir
las actividades necesarias para la importación y
adopción segura de nuevas capacidades
productivas destinadas a la industria de procesos
químicos, la misma toma como caso de estudio
una fábrica de producción de ácido sulfúrico
concentrado por el método de doble contacto.
Dicha metodología es aplicable a cualquier
instalación industrial de procesos. La fuente
fundamental para el estudio de las prácticas para
la adopción de nuevas industrias son los
principios generales de aplicación de la
asimilación tecnológica en instalaciones de la
industria química propuestos por Ley y
González, (2006), quienes consideran la
preparación de materias primas, la garantía de los
requerimientos energéticos y de sistemas
auxiliares, el cumplimiento de los factores
técnicos, económicos, ambientales y de
transferencia tecnológica. También se tuvo en
consideración las modificaciones propuestas en
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trabajos posteriores por Hernández y col.,
(2009). Se utilizaron además los estudios
desarrollados por (Pérez y col., 2021) para el
ajuste en el desarrollo de procesos y asimilación
tecnológica de la agroindustria alimentaria
cubana y su aplicabilidad en el marco de la
gestión de la calidad en un entorno local (Pérez y
col., 2020). Se profundizó en los estudios de
Ashar y Golwalkar, (2013) y King et al. (2013)
para la profundización en cuanto a la industria
del ácido sulfúrico.
Para confeccionar el modelo metodológico se
propuso un procedimiento en el que prima la
integración lógica y ordenada de pasos de
desarrollo, evaluación y asimilación de
tecnologías, justificado por la literatura científica
y experiencias en el campo de la industria
transformativa como plantea Pérez y col. (2021).
La secuencia metodológica parte del escenario
en que se sintetiza conceptualmente el proyecto
a ejecutar, definiendo el objetivo, evaluando las
estrategias económicas generales y capacidades
a satisfacer; la aprobación del proyecto permite
el desarrollo de tareas en paralelo como las obras
de ingeniería civil y preparación del personal,
con la conclusión de estas se adquieren y montan
los equipos del sistema productivo de la planta,
sistemas que deben ser evaluados y
rechequeados hasta la puesta en marcha. Para la
evaluación tecnológica se propuso la evaluación
operacional, la evaluación e integración
energética, el rechequeo de equipos y los
balances energéticos. Todos estos pasos exigen
de un compromiso económico y medioambiental
que regirán la seguridad y factibilidad del
proyecto, definiendo en gran medida su éxito a
largo plazo.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1. Fundamentos teóricos para la asimilación
de nuevas tecnologías productivas
Los fundamentos metodológicos generales
señalados por Ley y González, (2006)
señalan los fundamentos metodológicos
generales para la adquisición de nuevas
tecnologías industriales. Los mismos son
aplicables a los procedimientos dentro de la
industria química cubana actual incluyendo
los proyectos de ampliación, modificación o
adopción de nuevas capacidades industriales
como el caso de estudio de una nueva fábrica
de ácido sulfúrico concentrado. Dentro de
ellos, es esencial la vigilancia tecnológica
previa a la síntesis del proyecto por medio de
la investigación en fuentes bibliográficas
actualizadas propuestas por dicho estudio y
Bonachea y col., (2021). Para este escenario,
ya que existe gran cantidad de instalaciones
de este tipo en el mundo con altos índices de
eficiencia reportados y certificados en la
literatura, es provechosa la observación
directa. Ante esta última posibilidad, es
preciso adaptar el conocimiento y los
métodos tecnológicos a las demandas
específicas de las materias primas con que se
cuenta para la producción del ácido sulfúrico:
azufre sólido proveniente de la refinación del
petróleo crudo cubano de instalaciones
diferentes. También es fundamental conocer
las exigencias para la manipulación y
explotación segura del catalizador pentóxido
de vanadio. Siguiendo los aspectos definidos
por Pérez y col., (2021), aun cuando la
vigilancia tecnológica se logra con
efectividad, aspectos vinculados con las
especificidades del proceso, principalmente
propiedades y características físico-químicas
de los materiales a tratar, requieren ser
investigados desde la etapa de concepción
inicial del proyecto de ingeniería siendo esta
etapa de trabajo de escritorio puro.
La magnitud proyectada para la nueva
industria por adquirir se verá definida por
factores como: la capacidad con que pretende
asimilar materias primas y productos, las
características de todas las sustancias
involucradas, el estado tecnológico del
equipamiento (que pudiera ser nuevo o de
uso), los sistemas auxiliares y del control
automático, la localización de la fábrica y los
recursos humanos que intervendrán en la
explotación tecnológica. Es importante la
definición clara de estos puntos, las
responsabilidades de proveedores,
facilitadores y beneficiarios y el desglose
detallado de las actividades y límites de cada
parte. Además, es fundamental definir los
mecanismos para el abastecimiento y
distribución de los productos, la gestión de
los desechos, que en el caso de la industria
del ácido sulfúrico abarca emisiones
gaseosas y semisólidos resultantes de la
filtración del azufre líquido. Dependiendo de
la gestión de los principios definidos y la
habilidad de las partes implicadas durará más
o menos tiempo la etapa destinada al diseño
del proyecto y cuanto más rigor y detalle se
logre acordar en la misma se verá
interpretado en ahorro de tiempo y dinero en
las siguientes fases del proyecto de
ingeniería.
Generar un procedimiento para la
conducción de la asimilación de tecnologías
para la manufactura del ácido sulfúrico exige
considerar el vínculo entre las salidas al
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mercado del ácido sulfúrico concentrado, el
abastecimiento del azufre elemental y las
posibilidades tecnológicas y financieras para
la actividad productiva, obligando a trazar
estrategias rápidas y seguras para la adopción
de estas tecnologías, la preparación del
personal y recepción definitiva de la planta.
Respecto a la demanda actual en Cuba de
ácido sulfúrico con fines técnicos en otras
industrias de procesos es necesario
considerar el estado crítico en que se
encuentran instalaciones similares en el país
encabezadas por la empresa RayoNitro de
Matanzas, Cuba. Esta empresa es insuficiente
para gestionar el azufre total entregado por
las refinerías de petróleo regionales e incapaz
de satisfacer la demanda de este compuesto
por otras capacidades industriales por su
antigüedad tecnológica.
Desde el punto de vista tecnológico, asumir
una nueva capacidad productiva de ácido
sulfúrico demanda del diagnóstico de la
situación actual y perspectiva de la
instalación para asumir esta actividad y sufrir
a futuro implementaciones tecnológicas a fin
de intensificar la productividad y generar
entornos de manufactura más amigables con
el medio ambiente. Este diagnóstico requiere
considerar, los prerrequisitos para la
implementación de la nueva capacidad a
través de sistemas de gestión de la calidad
(Pérez y col., 2020). El diagnóstico facilita la
planificación de las tareas a ejecutar en la
evaluación tecnológica y ambiental, entre
ellas la evaluación operacional a través de
balances de materiales, energía y exergía
(Vidal, 2017). Posteriormente se necesita
chequear el funcionamiento del
equipamiento para las condiciones
operacionales normales del proceso y las
condiciones extremas de diseño a partir de
los exámenes mecánicos-eléctricos y las
pruebas de riesgo. Dicha práctica debe
extenderse a los servicios, accesorios e
instrumentación instalada.
El cumplimiento de estas actividades
preliminares garantiza las condiciones para la
toma de decisiones estratégicas relacionadas
con modificaciones tecnológicas, asociadas a
procesos de mejora con o sin inversión. De
acuerdo con Bonachea y col., (2021) en el
primer caso, la evaluación tecnológica y
ambiental va acompañada de un análisis de
factibilidad económica y financiera que
permitirá definir la utilidad de ejecutar
inversiones asociadas a alteraciones en la
capacidad de diseño y en el segundo, la
evaluación tecnológica y ambiental se
complementa con la evaluación económica,
en la búsqueda de los efectos de la
modificación sobre los indicadores
económicos del proceso.
3.2. Procedimiento heurístico para conducir la
asimilación tecnológica en instalaciones
productoras de ácido sulfúrico
El diagrama heurístico del procedimiento
propuesto para la asimilación de tecnología
aplicable a la adquisición de nuevas plantas
fabriles especializadas en la fabricación de
ácido sulfúrico. El procedimiento inicia con
el diseño del proyecto, en este caso la
adquisición y explotación de una nueva
planta productora de ácido sulfúrico a partir
del azufre sólido elemental. En este paso son
definidas las entidades involucradas y su
papel dentro del proyecto, el proveedor o
proveedores de las tecnologías, sistemas e
insumos que pudieran ser una entidad
extranjera. También se definen de acuerdo a
la disponibilidad física de las materias primas
en el mercado regional y nacional, se fijará la
capacidad de la planta y proyectará a posibles
modificaciones futuras. Es obligatorio incluir
también un análisis de la localización de la
planta y las salidas económicas. También es
importante aclarar las responsabilidades de
cada ente involucrado en cuanto al recurso
tiempo y el perfil medioambiental de la
inversión. La etapa de síntesis o diseño del
proyecto es por defecto un paso lento
necesariamente dentro de todas las
actividades para la asimilación tecnológica,
aunque pareciere contradictorio con el uso
óptimo del recurso tiempo cuanto mayor
detalle se le preste a esta etapa mejor
definidas quedarán las actividades futuras y
por ende una garantía para el manejo del
capital y la seguridad tecnológica.
Posteriormente los esfuerzos se dividen en
dos grupos fundamentales, el grupo para las
actividades de ingeniería civil y el grupo para
el trabajo sobre el proceso tecnológico. Cada
cual orienta el trabajo para el ahorro del
tiempo y culminar las actividades en la
recepción provisional de la planta una vez
queden montados, acoplados y
constructivamente verificados los equipos
seleccionados para el flujo tecnológico, los
sistemas auxiliares y accesorios para el
control. Cada paso intermedio exige de
verificaciones y regresar a las etapas
anteriores en caso de demandar
modificaciones agresivas en el sistema
implementado físicamente. Una vez
cometidas estas acciones es prioridad
adquirir los insumos materiales y repuestos
suficientes para la operación normal de la
planta y duplicado de los dispositivos
tecnológicos intermedios.
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Recibida la planta por el personal designado
para la puesta en marcha y el mantenimiento
debe prepararse para la ejecución de las
pruebas preliminares, las cuales los equipos
serán sometidos a los exámenes mecánicos,
eléctricos y químico-físicos definidos en
Iglesias, (2022). Estos exámenes de riesgo
contribuyen a certificar que los equipos en
planta son adecuados para las operaciones
tecnológicas que fueron diseñados y por las
que ha instalado. Seguido de las pruebas
preliminares de los equipos y sistemas se
introducen las sustancias del proceso
siguiendo la secuencia normal del flujo
tecnológico una vez se hayan preparado los
equipos de alta presión y temperatura y
activados los sistemas auxiliares.
Acompañando la operación de la planta se
verifica el comportamiento de las variables
físicas con el apoyo del laboratorio de la
planta y según el comportamiento de estas se
maniobrará en planta de acuerdo con el plan
tecnológico desarrollado. El análisis de estas
variables ofrecerá en tiempo real la calidad
de las actividades desarrolladas para la
preparación de la puesta en marcha y la
operación normal de la planta de procesos.
Desde el punto de vista metodológico este
modelo integra principios desarrollados
previamente como la relación mercado-
disponibilidad de la materia prima con otros
como la relación secuencial entre las obras
constructivas, la preparación tecnológica y
las pruebas preliminares de los equipos y
sistemas, acompañados de evaluaciones
energética, medio ambiental y económica de
la operación de la planta.
4. CONCLUSIÓN
Partiendo del planteamiento de los fundamentos
metodológicos para la asimilación de
tecnologías, teniendo en cuenta aspectos
empresariales, de mercado, de evaluación
tecnológica, económica y medioambiental, es
provechoso considerar un modelo heurístico que
facilite las acciones para la conducción de las
actividades correspondientes a la adopción de
nuevas capacidades industriales. La secuencia
lógica exige la definición exacta de la capacidad
de la planta, los compromisos ambientales y
energéticos, así como el rol de las entidades
involucradas y sus responsabilidades en el
proyecto. El desarrollo de las pruebas de riesgo
sobre el sistema tecnológico y el rechequeo de
los equipos son las actividades que incidirán en
como garantía de seguridad y factibilidad del
proyecto ingenieril.
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