Modelo Dinámico de un Granulador Industrial de Lecho Fluidizado para la Producción de Urea

BERTIN, DIEGO; PIÑA, JULIANA; BUCALÁ, VERÓNICA

Valle Hermoso, Córdoba, Argentina.

Congreso; RITeQ – I Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos.; 2008

PLAPIQUI, Universidad Nacional de Córdoba

Debido a los precios internacionales de los granos, el uso de fertilizantes en Argentina responde a un crecimiento exponencial. En particular la urea es uno de los fertilizantes nitrogenados más utilizados, siendo sus condiciones de mercado mundiales excepcionalmente favorables desde 2007. En respuesta a la fuerte expansión en su demanda, se ha pronosticado un crecimiento efectivo en la capacidad de 136 Mt en 2008 a 192 Mt en 2011. En este contexto, resultan de extremado valor todos los avances en el conocimiento tendientes a operar más eficientemente las plantas de granulación. El granulador industrial de lecho fluidizado suele estar compuesto por varias celdas de crecimiento y de enfriamiento. Una celda de crecimiento es básicamente un lecho de sólidos fluidizado mediante aire, en el que se alimentan partículas de urea de pequeño tamaño de manera continua. Por el fondo de la unidad se atomiza una solución concentrada de urea, las gotas se depositan sobre la superficie de las partículas para luego solidificar por enfriamiento y evaporación de agua, produciendo el aumento de tamaño de los gránulos. Las celdas de enfriamiento son similares a las de crecimiento, con la diferencia de que no se alimenta la solución de urea. El uso de varias cámaras en el granulador industrial tiene la función de aumentar y homogeneizar el tiempo de residencia de las partículas, permitiendo obtener un producto con una distribución de tamaños más angosta. Este equipo se maneja en la industria por prueba y error; su dinámica es compleja conduciendo frecuentemente a paradas de planta. Por esta razón el entendimiento del comportamiento dinámico del granulador de lecho fluidizado es de gran importancia para lograr una operación estable del proceso y producir gránulos con propiedades aptas para su comercialización. En este estudio se analiza, mediante un modelo dinámico de la unidad, el efecto de cambios en diferentes variables de entrada sobre la dinámica de variables claves del proceso. Para los casos simulados, la caída de presión y la masa de sólidos dentro de las cámaras, la altura de los lechos  y el flujo de sólidos entre cámaras resultan las variables más sensibles ante perturbaciones en el sistema. El análisis del comportamiento no estacionario indica la necesidad de un control eficiente que permita retornar el sistema a las condiciones de operación deseadas rápidamente. Se proponen pautas para seleccionar las variables manipuladas con propósitos de control de calidad de producto y estabilidad de la operación.