UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE ......Determinación de la concentración óptima de...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Determinación de la concentración óptima de antivapor en soluciones de ácido

clorhídrico para decapado de metales ferrosos.

Trabajo de titulación, modalidad proyecto de investigación para la obtención del título

de Ingeniero Químico.

Autor: Pablo Fernando Negrete Calvache

Tutor: Ing. Mario Romeo Calle Miñaca

QUITO

2019

I

© DERECHOS DE AUTOR

Yo, PABLO FERNANDO NEGRETE CALVACHE en calidad de autor y titular de los

derechos morales y patrimoniales del trabajo de titulación, modalidad proyecto de

investigación: DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN ÓPTIMA DE

ANTIVAPOR EN SOLUCIONES DE ÁCIDO CLORHÍDRICO PARA DECAPADO

DE METALES FERROSOS, de conformidad con el art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO

DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E

INNOVACIÓN, concedo a favor de la Universidad Central del Ecuador una licencia

gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra, con fines

estrictamente académico. Conservo a mi favor todos los derechos de autor sobre la obra,

establecidos en la normativa citada.

Así mismo, autorizo a la Universidad Central del Ecuador para que realice la

digitalización y publicación de este trabajo de investigación en el repositorio virtual, de

conformidad a lo dispuesto en el Art. 114 de la Ley Orgánica de Educación Superior.

El autor declara que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma de

expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad por

cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la Universidad

de toda responsabilidad

En la ciudad de Quito, a los 13 días del mes de febrero del 2019.

----------------------------------------

Negrete Calvache Pablo Fernando

C.C. 1726320482

[email protected]

II

APROBACIÓN DEL TUTOR

Yo, Ing. Mario Calle en calidad de tutor del trabajo de titulación, modalidad proyecto de

investigación DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN ÓPTIMA DE

ANTIVAPOR EN SOLUCIONES DE ÁCIDO CLORHÍDRICO PARA DECAPADO

DE METALES FERROSOS, elaborado por la estudiante PABLO FERNANDO

NEGRETE CALVACHE de la Carrera de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería

Química de la Universidad Central del Ecuador, considero que el mismo reúne los

requisitos y méritos necesarios en el campo metodológico y en el campo epistemológico,

para ser sometido a la evaluación por parte del jurado examinador que se designe, por lo

que lo APRUEBO, a fin de que el trabajo sea habilitado para continuar con el proceso de

titulación determinado por la Universidad Central del Ecuador.

En la ciudad de Quito, a los 13 días del mes de febrero del 2019.

Ing. Mario Calle

TUTOR

III

DEDICATORIA

A mi madre y mi padre por

haber estado en los momentos

más difíciles de mi vida.

A mis hermanos por regalarme

una parte de su tiempo para

aconsejarme

IV

AGRADECIMIENTOS

A mi familia, por el apoyo en todo momento de mi vida y por ayudarme a superar mis

dificultades. En especial a mi sobrina a quien considero como un pedacito de mi corazón

quien a su corta edad manifiesta gran humidad y sabiduría.

A mi tutor Ing. Mario Calle, por darme la mano en momentos en donde no había salida,

pero gracias a su confianza de nuevo pude salir de este camino sombrío. Gracias a su

conocimiento y guía se pudo obtener los resultados esperados y con gran admiración solo

resta agradecerle.

A la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Central del Ecuador por ser mi

segundo hogar, por haberme entregado un magnifico personal docente que supieron

manifestar sus ideas y conocimientos a lo largo de este aprendizaje.

A mis amigos a quienes supieron entender y soportar mis malos y buenos momentos. En

general a todos quienes a portaron con un granito de arena en mi formación.

.

MUCHAS GRACIAS.

V

CONTENIDO

pag

LISTA DE TABLA ...................................................................................................... VIII

LISTA DE FIGURAS ...................................................................................................... X

LISTA DE ANEXOS ..................................................................................................... XI

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................ 1

1. MARCO TEÓRICO .................................................................................................. 3

1.1. Decapado ........................................................................................................... 3

1.1.1. Decapado Químico. ........................................................................................ 3

1.2. Baños agotados de decapado. ............................................................................ 4

1.2.1. Optimización de la concentración de ácido en baños de decapado. ............... 5

1.3. Antivapor. .......................................................................................................... 5

1.4. Ácido Clorhídrico. ............................................................................................. 6

1.4.1. Producción. ..................................................................................................... 6

1.4.2. Propiedades Químicas. ................................................................................... 6

1.4.3. Aplicaciones del ácido clorhídrico. ................................................................ 6

1.5. Efectos sobre la salud. ....................................................................................... 7

1.5.1. Inhalación. ...................................................................................................... 7

1.5.2. Contacto con la piel y ojos. ............................................................................ 7

1.5.3. Ingestión ......................................................................................................... 8

1.5.4. Efectos crónicos ............................................................................................. 8

1.6. En caso de accidentes. ....................................................................................... 8

1.7. Almacenamiento. ............................................................................................... 9

1.8. Límites de exposición para ácido clorhídrico. ................................................... 9

1.9. Problemas ambientales durante el proceso de decapado. .................................. 9

1.9.1. Emisiones de vapores ácidos. ....................................................................... 10

1.10. Solubilidad de gases en líquidos. ................................................................. 10

1.10.1. Temperatura. ................................................................................................ 10

1.10.2. Presión. ......................................................................................................... 11

VI

1.11. Agitación. ..................................................................................................... 11

1.12. Equipo para pruebas de jarras. ..................................................................... 11

2. EXPERIMENTACIÓN ........................................................................................... 12

2.1. Metodología ..................................................................................................... 12

2.2. Materiales y Equipos ....................................................................................... 15

2.3. Sustancias y Reactivos ..................................................................................... 15

2.4. Procedimiento .................................................................................................. 15

2.5. Datos experimentales al 16 % de HCl ............................................................. 16



3. CALCULOS. ........................................................................................................... 21

3.1. Cálculo de la concentración de ácido clorhídrico. ........................................... 21

3.1.1. Curva de la concentración de ácido clorhídrico. .......................................... 21

3.2. Cálculo del porcentaje evaporado. ................................................................... 21

3.2.1. Curva del porcentaje evaporado. .................................................................. 22

3.3. Análisis de los datos de la experimentación. ................................................... 22

4. RESULTADOS ....................................................................................................... 23

4.1. Resultado del cálculo de la concentración de ácido clorhídrico. ..................... 23

4.1.1. Resultado del cálculo de la concentración de HCl al 16 %. ......................... 23

4.1.2. Resultado del cálculo de la concentración de HCl al 18 % .......................... 24

4.1.3. Resultado del cálculo de la concentración de HCl al 20 % .......................... 26

4.2. Curva de la concentración de ácido clorhídrico. .............................................. 27

4.3. Resultado del cálculo porcentual de evaporado. .............................................. 29

4.3.1. Resultado del cálculo porcentual de evaporado al 16 % de ácido. .............. 29



4.4. Curva del evaporado. ....................................................................................... 33

4.5. Resultado del análisis de los datos de la experimentación. ............................. 34

5. DISCUSIÓN............................................................................................................ 37

6. CONCLUSIONES .................................................................................................. 38

VII

7. RECOMENDACIONES ......................................................................................... 39

CITAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................... 40

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................ 41

ANEXOS ........................................................................................................................ 42

ANEXO A. Reporte Gráfico .......................................................................................... 43

VIII

LISTA DE TABLA

pag

Tabla 1.Características de ácidos y bases de decapado más importantes. (Hernandez,

2012) ................................................................................................................................. 4

Tabla 2. Límites de exposición permisibles en el área laboral. (News, 2015) ................. 9

Tabla 3. Datos experimentales para HCl al 16% con antivapor al 0% ........................... 16

Tabla 4. Datos experimentales para HCl al 16% con antivapor al 0,3% ........................ 17



Tabla 7. Datos experimentales para HCl al 18% con antivapor al 0% ........................... 18



Tabla 10. Datos experimentales para HCl al 18% con antivapor al 0,9% ...................... 19

Tabla 11. Datos experimentales para HCl al 20% con antivapor al 0% ......................... 19




Tabla 15. Resultado de la concentración de ácido al 16% y antivapor al 0% ................ 23

Tabla 16. Resultado de la concentración de ácido al 16% y antivapor al 0,3% ............. 23









IX



Tabla 27. Resultado del porcentaje evaporado al 16% de ácido y antivapor al 0% ....... 29

Tabla 28. Resultado del porcentaje evaporado al 16% de ácido y antivapor al 0,3% .... 29











Tabla 39. Resultado del análisis de datos para una hora. ............................................... 34

Tabla 40. Resultado del análisis de datos para dos horas. .............................................. 35

Tabla 41. Resultado del análisis de datos para tres horas. .............................................. 35

Tabla 42. Resultado del análisis de datos para cuatro horas. ......................................... 36

Tabla 43. Resultado del análisis de datos para cinco horas. ........................................... 36

X

LISTA DE FIGURAS

Pag

Figura 1. Relación entre el tiempo de decapado y composición del baño de decapado a

20° C (Hernandez, 2012) .................................................................................................. 5

Figura 2. Diagrama experimental de análisis. ................................................................ 14

Figura 3. Diagrama del proceso ...................................................................................... 16

Figura 4. Concentración de HCl al 16% en función del tiempo ..................................... 27



Figura 7. Porcentaje evaporado en función del tiempo al 16 % de HCl......................... 33



Figura 10. Equipo de jarras............................................................................................. 43

Figura 11. Antivapor ...................................................................................................... 43

XI

LISTA DE ANEXOS

Pag

ANEXO A. Reporte Gráfico ....................................................................................................... 43

XII

DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN ÓPTIMA DE ANTIVAPOR EN

SOLUCIONES DE ÁCIDO CLORHÍDRICO PARA EL DECAPADO DE

METALES FERROSOS.

RESUMEN

Estudio de la concentración óptima de antivapor en soluciones de ácido clorhídrico en el

decapado de metales ferrosos.

Se preparan soluciones de concentraciones de ácido al 16, 18 y 20 %, sin y con antivapor,

estas últimas en concentraciones al 0,3; 0,6 y 0,9%. Las soluciones son llevadas a vasos

de precipitación y se toma una muestra de cada una de ellas, en las que se determina la

concentración inicial de ácido de la solución, mediante titulación con carbonato de sodio

Los vasos de precipitación son sometidos durante 5 horas a una agitación constante de 90

rpm en un equipo de jarras. Cada hora se toma una muestra de las soluciones para

cuantificar la concentración de ácido mediante titulación, con estos datos se calcula el

porcentaje de evaporado para cada hora y se elaboran los gráficos de las concentraciones

y evaporados en función del tiempo.

Mediante los resultados, se determinó que la concentración óptima del antivapor es 0.6%

para una concentración de ácido al 16%, de estos resultados se concluye que el uso del

antivapor en los baños de decapado ayuda a mantener una concentración de ácido estable

durante el proceso.

Palabras claves: /ANTIVAPOR/ ÁCIDO CLORHÍDRICO/ DECAPADO/ METALES

FERROSOS/

XIII

DETERMINATION OF THE OPTIMUM CONCENTRATION OF ANTIVAPOR

IN HYDROCHLORIC ACID SOLUTIONS FOR THE PICKING OF FERROUS

METALS.

ABSTRACT

Study of an optimum concentration of anti-vapor in hydrochloric acid in solutions in

ferrous metal etching

It is prepared solutions with an acid concentration of 16% acid without and with an

additive anti-vapor in different concentration such as 0.3% and 0.9%. The same additive

concentrations it is done with different acid concentration such as 18% and 20 %. This

mixture is transferred to beakers and for that an initial sample is titrated with sodium

carbonate. At the end, the beakers are transferred to the jar tester and the stirring speed is

adjusted to 90 rpm. Each hour a sample volume is taken until getting five hours of work.

The concentrations of acid are obtained each hour through titration. Then it is started to

calculate evaporated percentage as function of time.

Concluding in base of the results that the optimum concentration of anti-vapor is reached

to 0.6 % for a acid concentration of 16 %. From this statement is concluded that the use

of anti-vapor in etching baths helps to keep a stable concentration of acid during the

process.

Keywords: /ANTIVAPOR / HYDROCHLORIC ACID / PICKLING/ FERROUS

METALS/

1

INTRODUCCIÓN

El ácido clorhídrico conocido también ácido muriático es un producto químico de

importancia y de gran uso en la industria, cabe destacar en la industria del acero como

también en la acidificación de pozos petroleros. El ácido en la industria del acero se usa

durante el decapado en donde los óxidos de hierro son removidos del acero. Lo que se

considera indispensable decapar antes de que pasan por otros procesos.

Se estima en Ecuador, para una producción de piezas galvanizadas de 40000

toneladas/año se necesitará alrededor de 900 toneladas/año de ácido clorhídrico.

Tomando en cuenta la necesidad del ácido mencionado hay que conocer los aspectos

ambientales relevantes durante su uso en el proceso de decapado, como generación de

residuos sólidos (lodos), residuos líquidos (baños agotados) y emisiones a la atmosfera

(gases y vapores). Específicamente en el baño de decapado se genera vapores de ácido

clorhídrico que se difunden en el ambiente, estas emisiones alteran el ambiente laboral

exponiendo al personal, así como a las infraestructuras a un ambiente potencial de riesgo.

Según las normas OSHA existe un límite permisible para una jornada laboral de 8 horas

de 5 ppm en el ambiente. Además de la perdida existencial del ácido a medida que se

realizan los baños de decapado.

Con la mención de los antecedentes se idealiza una forma de reducir la emisión de estos

vapores y a la vez tratar de mantener la concentración de ácido durante el baño de

decapado. Se trabaja con un aditivo conocido como “antivapor” que este tiene la

capacidad de reducir las emisiones de vapores.

La experimentación se realiza con concentraciones de ácido clorhídrico de 16%, 18% y

20 % y con concentraciones de antivapor de 0,3%, 0,6% y 0,9%. Se escoge una

concentración de ácido y se relaciona con cada una de las tres concentraciones de

antivapor. Se toma una muestra inicial de la solución y se lleva a titulación con carbonato

de sodio. El volumen que se toma es de 2ml por muestra y esto se lo realiza para cada

hora para proceder con la titulación. Luego esta solución es llevada al equipo de prueba

2

de jarras en vasos de precipitación y se ajusta a una agitación de 90 rpm. El tiempo de

trabajo se establece hasta 5 horas a temperatura ambiente.

A partir de los datos experimentales se procede a calcular la concentración de ácido y con

sus respectivas graficas del ácido en función del tiempo. Luego se calcula el porcentaje

del evaporado para cada hora y se grafica el porcentaje de evaporado en función del

tiempo. Observando los resultados con respecto al ácido al 18% sin antivapor tenemos un

13,3% de evaporado en cinco horas de trabajo, mientras que las muestras que se usó el

aditivo reflejo los siguientes resultados: usando antivapor al 0,3% se evaporado un 10 %

de ácido en cambio al 0,6% un 3,6% y al final con 0,9 % tenemos un evaporado de 0%.

Como se puede apreciar, a medida que aumenta la concentración de antivapor podemos

llegar a un punto en que podemos tener una disminución de las emisiones de vapor.

Para el caso del ácido al 20% en cinco horas de trabajo refleja los siguientes resultados:

sin antivapor es 12,65% de evaporado mientras que usando antivapor al 0,3% se evapora

un 9,3 % de ácido en cambio al 0,6% un 6,8% y al final con 0,9 % tenemos un evaporado

de 5,5%.

Con esto tenemos que a medida que la concentración de ácido aumenta se necesitara

mayor concentración de antivapor para poder disminuir sus emisiones.

Como resultado se obtiene que el antivapor disminuye las emisiones de vapor de ácido

clorhídrico al ambiente. Y el porcentaje de evaporado emitido al ambiente está

relacionado con la cantidad de ácido clorhídrico y antivapor usado en la experimentación.

3

1. MARCO TEÓRICO

1.1. Decapado

La operación más empleada en la siderurgia es el decapado acido del hierro y del acero.

Consiste en la eliminación química de los óxidos superficiales del metal mediante el

ácido. Esto permite tener una superficie limpia o evitar que el óxido se incruste en el

interior del metal. (Morral, 2004)

1.1.1. Decapado Químico.

Este proceso se realiza mediante el ataque del ácido disolviendo el óxido con: ácido

clorhídrico o ácido sulfúrico, para después pasar a un enjuague que a través del agua es

arrastrado restos del ácido y hierro disuelto. (Hernandez, 2012)

• Reacciones de decapado con ácido clorhídrico.

Fe2O3 + 6HCl 2FeCl + 3H2O 1

Fe3O4 + 8 HCl FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O 2

FeO + 2HCl FeCl2 + 4H2O 3

Ataque al metal.

Fe + 2HCl FeCl2 + H2 4

Las concentraciones de ácido y condiciones de trabajo más habituales se presentan en la

siguiente tabla:

4

Tabla 1.Características de ácidos y bases de decapado más importantes. (Hernandez,

2012)

Tipo

acido/base

Concentración

inicial

Disolución

final más

habitual

Temperatura

de trabajo °C

Tipo de metal

a decapar

HCl 33% 18% 20-30/80 Hierro y acero

no aleado

H2SO4 98% 5-35% 50-80 Hierro y acero

no aleado,

cobre,

aluminio

HNO3 60% 5-30% 50 Cobre y acero

inoxidable

NaOH 50% 10-20% 60-70 Aluminio

1.2. Baños agotados de decapado.

Para alargar el tiempo útil es conveniente reducir el mínimo de contaminantes o por

arrastres.

Durante el baño los ácidos se van consumiendo y el metal se disuelve en el mismo. Se

produce un aumento de la concentración de metales en el ácido y existe posibles

precipitaciones, por lo que la actividad del baño tiende a disminuir. Con esto se drena una

parte y se añade acido para mantener la solución.

Al existir perdidas por evaporación se debe compensar mediante la adición de agua. Este

método se efectúa hasta llegar al límite de solubilidad de FeCl2 en el HCl, una vez llegado

al límite (150g/L) el baño necesitará una renovación. (Hernandez, 2012)

En cambio, la velocidad de reacción del decapado aumenta en función de la concentración

del ácido clorhídrico. Así que una concentración alta el decapado es rápido, mientras si

es baja, el tiempo de decapado es más uniforme. (Hernandez, 2012)

5

Figura 1. Relación entre el tiempo de decapado y composición del baño de

decapado a 20° C (Hernandez, 2012)

1.2.1. Optimización de la concentración de ácido en baños de decapado.

Se puede llegar a reducir el consumo de ácido mediante el uso de un agente conocido

como “Antivapor” y poder controlar las condiciones del proceso con referente al tiempo

de reacción. (Metalmecánicas., 2013)

Este “Antivapor” posee las siguientes características:

• Controla la emanación de vapores ácidos.

• Ambiente de trabajo adecuado

• Elimina la extracción forzada de los gases de decapado.

1.3. Antivapor.

En el proceso de decapado produce hidrogeno por efecto del ataque del ácido al metal

creando un ambiente ácido. Debido a sus condiciones de temperatura y humedad puede

llegar a visualizar los vapores. “Antivapor” es un producto que permite controlar el

6

desprendimiento de los gases, mediante la reducción de sus emisiones en un porcentaje.

Este reduce el tamaño de las burbujas de los vapores que debido a su poca energía no

vencen la tensión superficial de la solución (G.Mera, 2002)

1.4. Ácido Clorhídrico.

En bruto posee un color amarillento mientras que en estado puro es incoloro. Olor picante

y humeante en el aire. Se utiliza para limpiar y decapar metales.

No se debe guardar en sistemas abiertos, ya que estos vapores que desprenden atacan de

forma rápida las herramientas del sitio. (Wurlemberger, 2006).

1.4.1. Producción.

Este proceso se realiza mediante la reacción química (reacción endotérmica) entre cloruro

de sodio con ácido sulfúrico para formar cloruro de hidrogeno y carbonato ácido de sodio

a temperatura alrededor de los 150 °C. Todos los procesos incluyen el ingreso de

temperatura para luego recuperar el cloruro de hidrogeno mediante absorción para

producir soluciones concentradas de HCl. (Ideam, 2019)

1.4.2. Propiedades Químicas.

Sus soluciones acuosas se consideran una de las más activas y fuertes. Al estar en contacto

con óxidos metálicos forman cloruros. (Ideam, 2019)

1.4.3. Aplicaciones del ácido clorhídrico.

• Preparación de colorantes sintéticos.

• Para la recuperación de aceites minerales.

• Síntesis de polímero sintéticos.

• Para el decapado de metales. (Pomares, 2015)

7

1.5. Efectos sobre la salud.

El principal efecto es la irritación sobre el área de contacto. A niveles bajos, produce

efectos agudos como irritación en el tracto respiratorio y a mayores concentraciones

daños en la córnea. Cuando la exposición es crónica pude ocasionar erosión en la parte

frontal de la dentadura. Esta exposición para los trabajadores pude ocurrir debido a la

mala manipulación por el personal, derrames accidentales o fugas. (Ideam, 2019)

Puede generar hidrogeno gaseoso al ponerse en contacto con algunos metales. Este si se

pone cerca de fuentes de ignición puede estallar y liberar calor. Al momento de diluir con

agua se debe tomar en cuenta que tiene una reacción violenta que genera vapores, por lo

que se recomienda realizar la dilución del ácido al agua. (Ideam, 2019)

1.5.1. Inhalación.

Su olor provoca irritación lo que en caso de exposición aguda es un factor de advertencia.

En el caso de personas que se encuentre expuesto al límite de exposición de 5 ppm

(OSHA) la percepción de este olor es mínimo, por tal razón no es una forma segura en

contra de fugas a bajas concentraciones. (Ideam, 2019)

Estos vapores de ácido son más pesados que el aire por lo que puede desplazarlo y

provocar asfixia en ambientes cerrados. (Ideam, 2019)

En caso de concentraciones altas puede provocar neumonitis y edema pulmonar, dando

lugar al síndrome de difusión reactiva de vías respiratorias, que es un tipo de asma

ocasionada por agentes químicos. Sus efectos pueden ser retardados lo que se recomienda

observación médica. (Ideam, 2019)

Exposiciones cortas a 35 ppm y entre de 50 a 100 ppm apenas son tolerables en una hora.

En personas con mayor exposición tienen ataques respiratorios y tonalidad azul en la piel.

(Ideam, 2019)

1.5.2. Contacto con la piel y ojos.

Los vapores o en si el ácido puede ocasionar quemaduras en las mucosas. Con vapores

de baja concentración produce enrojecimiento o irritación leve. (Ideam, 2019)

8

Los vapores pueden afectar a los ojos con la muerte de las corneas, cataratas y glaucomas.

En la superficie del ojo al ponerse contacto produce ulceras. En los niños el ataque es

mayor. (Ideam, 2019)

1.5.3. Ingestión

Puede causar náuseas y vómitos. En concentraciones altas causas heridas en la boca,

garganta, esófago y estómago. (Ideam, 2019)

1.5.4. Efectos crónicos

Los efectos crónicos se relacionan con cambios en el funcionamiento pulmonar,

inflamación de los bronquios, ulcera nasal e infección aguda en el tracto respiratorio, así

como inflamación y decoloración de la piel. También erosión de la dentadura e

inflamación ocular. (Ideam, 2019)

1.6. En caso de accidentes.

Toda persona que permanezca en contacto con alguna sustancia nociva debe estar

preparado para cualquier eventualidad, hasta que venga la autoridad pertinente en caso de

primeros auxilios. (Ideam, 2019)

• Ojos: se debe lavar con abundante agua y recibir atención médica.

• Piel: se debe remover la ropa si se encuentra infectada del ácido y lavar con

abundante agua el área afecta. Recibir atención médica inmediata.

• Inhalación: se debe poner a la persona afectada en un área ventilada, Si la

respiración se detiene, se administra respiración artificial. Recibir atención médica.

• Ingestión: se debe ingerir dos vasos de leche en caso de poseer. Caso contrario

suministrar agua. No provocar el vómito y recibir atención médica.

• Incendios: no es combustible, por lo que se puede utilizar cualquier clase de

extintores. (Ideam, 2019)

9

1.7. Almacenamiento.

Debe estar separado de combustibles y sustancias reductoras, oxidantes fuertes. bases

fuertes y metales. En ambientes ventilados, bien tapados y asegurados de que no existan

cambios de temperatura. (Ideam, 2019)

1.8. Límites de exposición para ácido clorhídrico.

Este acido es irritante y corrosivo al ponerse en contacto con tejido. Se encuentra en

forma de gas en el aire y en neblinas formando parte del material particulado. (Rojo,

2016)

La junta de Normas de Seguridad y Salud Ocupación (OSHA), tiene un nuevo límite de

exposición para jornadas de 8 horas de ácido clorhídrico la cual deben ser optados en los

procesos industriales.

Al utilizar esta sustancia química se debe asegurar que el ambiente de trabajo debe

cumplir que los contaminantes en el aire se mantengan por debajo de estos límites,

aplicando medidas de control o usando el equipo de protección personal. (News, 2015)

Tabla 2. Límites de exposición permisibles en el área laboral. (News, 2015)

Ácido Clorhídrico Concentración

Unidades ppm mg/m3

Límites 5 7

1.9. Problemas ambientales durante el proceso de decapado.

Los efluentes procedentes de los baños de decapado presentan un problema ambiental por

el contenido de ácidos y metales pesados. Debido a su efecto produce deficiencia en la

operación de decapado y cada cierto tiempo se requiere ajustar su composición.

(Hernandez, 2012)

Los inconvenientes que pueden presentar son:

10

• Alta corrosividad, peligrosa para el medio ambiente.

• La reducción de oxígeno disuelto en el agua por efecto de la reacción haciendo que

disminuye su poder de regeneración.

• Carácter toxico en algunos casos.

• Emisiones gaseosas.

• Emisiones liquidas

1.9.1. Emisiones de vapores ácidos.

Estas emisiones son emitidas por el efecto que produce el baño de decapado la cual se

difunde en el ambiente con relación a la temperatura de trabajo. Por lo general operan a

temperatura ambiente. (Metalmecánicas., 2013)

1.10. Solubilidad de gases en líquidos.

Esta solubilidad depende de la naturaleza, presión y temperatura en algunos casos de la

reacción químico con el solvente. De tal manera que se tiene moléculas de gas y de los

productos de la reacción con el disolvente. (Ríos, 1985)

Aquellas soluciones en donde el gas disuelto conserva sus propiedades sin reaccionar con

el disolvente se conocen como disoluciones verdaderas en donde las moléculas del gas se

mueven en las del líquido como si fuesen el mismo espacio del gas. Este se llega a disolver

hasta la saturación. (Ríos, 1985)

1.10.1. Temperatura.

A medida que la temperatura aumenta la solubilidad de un gas disminuye. Esto ocurre

debido que al incrementar la temperatura la energía calorífica se transfiera a las moléculas

del gas soluto para convertir en energía cinética. Luego las moléculas del líquido se

mueven alejándose una de otra con la cual el gas se escapa de manera fácil. (Geniolandia,

2019)

11

1.10.2. Presión.

A medida que se incrementa la presión de un líquido su solubilidad del gas aumenta. Se

debe a que más moléculas de gas se chocan con la superficie del líquido para entrar en

la solución, conforme se aumenta la presión. Cabe recalcar la Ley de Henry para este

fenómeno. (Geniolandia, 2019)

La ley de Henry establece que la solubilidad de un gas es directamente proporcional a la

presión parcial de un líquido. (Geniolandia, 2019)

𝐶𝑖 = 𝑝𝑖 ∗ 𝑘ℎ

𝐶𝑖= concentración del gas (solubilidad)

𝑝𝑖= presión parcial del gas

𝑘ℎ= constante de Henry

1.11. Agitación.

La agitación permite aumentar la velocidad de remoción del óxido. El tiempo de decapado

aumenta si el ácido fresco es llevado a la superficie mientras que el ácido débil disuelto

del metal es alejado de sí mismo. Este proceso se puede llevar por medio mecánico o

mediante inyección de aire o vapor. (G.Mera, 2002)

1.12. Equipo para pruebas de jarras.

Es un equipo de laboratorio que permite la evaluación de un agente. Se puede establecer

en diferentes concentraciones, velocidad de agitación y tiempo para llegar a los objetivos

propuestos. (Yareth, 2018)

12

2. EXPERIMENTACIÓN

2.1. Metodología

La parte experimental se realiza en el laboratorio de Operaciones Unitarias de la Facultad

de Ingeniería Química en la Universidad Central del Ecuador.

Con el objetivo de plantear el problema se realiza una breve investigación para poder

analizar las variables dependientes e independientes.

Variable independiente:

• Concentración inicial de ácido clorhídrico

• Concentración de “antivapor”.

• Tiempo

Variable dependiente:

• Concentración en función del tiempo del ácido.

Se establecieron tres concentraciones (16%, 18%, 20%) de ácido clorhídrico con tres

concentraciones (0,3%, 0,6%, 0,9%) de antivapor. Se realiza tres replicas por

experimentación.

Para el estudio de la concentración óptima de antivapor en baños de decapado, se emplea

un diseño factorial de 3x3 con dos factores, la concentración de ácido en 3 niveles y la

concentración de antivapor en 3 niveles para un total de 9 experimentos de tipo

cuantitativo. Se realizan 3 réplicas para cada hora para un total de 54 unidades

experimentales.

Dónde:

N= número de revoluciones 90 rpm

A= concentración de antivapor

A1 = 0,3%

13

A2 = 0,6%

A3 = 0,9%

C= concentración de HCl

C1= 16%

C2=18 %

C3=20 %

T=tiempo en horas

T1 = 1 hora

T2 = 2 horas

T3 = 3 horas

T4 = 4 horas

T5 =5 horas

R= réplicas

R1 = réplica 1

R2 = réplica 2

R3 = réplica 3

El siguiente gráfico muestra la fase de réplicas para una experimentación

14

Figura 2. Diagrama experimental de análisis.

A1

C1

T1

R1

R2

R3

T2

R1

R2

R3

T3

R1

R2

R3

T4

R1

R2

R3

T5

R1

R2

R3

C2

T1

R1

R2

R3

T2

R1

R2

R3

T3

R1

R2

R3

T4

R1

R2

R3

T5

R1

R2

R3

C3

T1

R1

R2

R3

T2

R1

R2

R3

T3

R1

R2

R3

T4

R1

R2

R3

T5

R1

R2

R3

15

2.2. Materiales y Equipos

• Vaso de Precipitación V=1000 mL Ap: ±50 mL

• Equipo de jarras

• Balón de aforo V:1000 mL

• Bureta V: 25 mL Ap: 0,10 mL

• Pipeta V: 2 mlL Ap: 0,1 mL

• Erlenmeyer V: 25 mL Ap: 10 mL

• Pera

2.3. Sustancias y Reactivos

• Ácido Clorhídrico HCl 32%

• Antivapor

• Anaranjado de metilo C14H14N3NaO3S

• Carbonato de Sodio Na2CO3

2.4. Procedimiento

2.4.1. Se prepara la solución al 16% de ácido clorhídrico con 0,3% de antivapor en un

balón de aforo 1000 mL.

2.4.2. Esta mezcla se traslada a un vaso de precipitación.

2.4.3. En el equipo de prueba de jarras se ajusta las revoluciones de 90 rpm.

2.4.4. Se coloca el vaso de precipitación en el equipo y se toma una muestra inicial de 2

mL colocando en el Erlenmeyer.

2.4.5. Luego se prende el equipo y se ajusta el cronometro para cada hora hasta llegar a

las de 5 horas de trabajo.

2.4.6. Con la muestra inicial se agrega agua unos 10 mL y tres gotas de anaranjado de

metilo.

2.4.7. Por último, se titula la muestra con carbonato de sodio hasta que cambie de color

de rosado a anaranjado.

16

2.4.8. El proceso se repite para las concentraciones de 16%, 18% y 20 % de ácido

clorhídrico con antivapor de 0,3%, 0,6% y 0,9% con cada una de sus configuraciones y

réplicas. Este proceso también se repite para soluciones sin antivapor para todas las

concentraciones de ácido.

En el siguiente gráfico se detalla el diagrama de la experimentación.

2.5. Datos experimentales al 16 % de HCl

Tabla 3. Datos experimentales para HCl al 16% con antivapor al 0%

HCl 16% Antivapor 0%

Replicas 0 horas 1 hora 2 horas 3 horas 4 horas 5 horas

mL mL mL mL mL mL

1 17,3 16,9 16,6 16,3 16 15,9

2 17,3 16,9 16,5 16,3 16 15,9

3 17,3 16,9 16,6 16,3 16 15,8

PREPARACIÓN DEL

BAÑO DECAPADO

AGITADO

TITULADO

HCl (t0)

T= 18 °C, P=542 mm Hg

t=5 horas

N= 90 rpm

Na2CO3

antivapor

H2O

HCl (t5)

Anaranjado

de metilo

Figura 3. Diagrama del proceso

17

Tabla 4. Datos experimentales para HCl al 16% con antivapor al 0,3%

HCl 16% Antivapor 0,3 %


mL mL mL mL mL mL

1 17,3 17 16,7 16,4 16,2 16,1

2 17,3 17 16,7 16,4 16,2 16,1

3 17,3 17 16,7 16,4 16,2 16,1




mL mL mL mL mL mL

1 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3

2 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3

3 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3




mL mL mL mL mL mL

1 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3

2 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3

3 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3 17,3

18



HCl 18% Antivapor 0 %


mL mL mL mL mL mL

1 19,5 18,7 18,2 17,7 17,3 16,9

2 19,5 18,7 18,2 17,7 17,4 16,9

3 19,5 18,8 18,2 17,7 17,3 16,9




mL mL mL mL mL mL

1 19,5 19,1 18,7 18,2 17,8 17,6

2 19,5 19,1 18,7 18,2 17,8 17,5

3 19,5 19,1 18,7 18,2 17,8 17,5




mL mL mL mL mL mL

1 19,4 19,3 19,2 19 18,9 18,7

2 19,4 19,3 19,2 19 18,9 18,7

3 19,4 19,3 19,2 19 18,9 18,7

19




ml ml ml ml ml ml

1 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5

2 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5

3 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5





mL mL mL mL mL mL

1 21,8 20,6 20,3 19,9 19,8 19,1

2 21,9 20,7 20,3 19,9 19,8 19,1

3 21,9 20,6 20,3 19,9 19,8 19,1




mL mL mL mL mL mL

1 21,8 21 20,8 20,5 20,3 19,8

2 21,8 21,1 20,8 20,4 20,3 19,7

3 21,8 21,1 20,8 20,5 20,3 19,8

20




ml ml ml ml ml ml

1 21,9 21,5 21,3 21 20,8 20,4

2 21,9 21,5 21,3 21 20,8 20,4

3 21,9 21,4 21,3 21 20,8 20,4




ml ml ml ml ml ml

1 21,9 21,6 21,4 21,1 21 20,7

2 21,9 21,6 21,4 21,1 21 20,7

3 21,9 21,7 21,4 21,1 20,9 20,7

21

3. CALCULOS.

Se realiza los cálculos de las concentraciones de ácido clorhídrico, sin y con antivapor.

Luego se calcula el evaporado.

3.1. Cálculo de la concentración de ácido clorhídrico.

Durante el proceso de titulación con carbonato de sodio, por cada mililitro consumido

corresponden a 10 g/ 1 L solución. Además, se utiliza la densidad de la solución para

obtener la concentración del ácido.

%𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 𝑣 ∗𝑟

𝜌∗ 100

𝑣= volumen del carbonato consumido

𝑟= 10 g HCl /1L de solución

𝜌= densidad de la solución (g /L)

%Concentración = g HCl/100 g solución

17,3 ∗10 𝑔 𝐻𝐶𝑙

1𝐿∗

𝐿

1075 𝑔∗ 100

%𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 á𝑐𝑖𝑑𝑜 = 16 (g HCl/ 100 g solución)

3.1.1. Curva de la concentración de ácido clorhídrico.

A partir de los datos de la concentración del ácido clorhídrico en función del tiempo se

construye la gráfica para cada porcentaje de antivapor.

3.2. Cálculo del porcentaje evaporado.

El cálculo se realiza mediante la diferencia entre la final e inicial de las concentraciones

en cada intervalo de tiempo.

22

%𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜 =𝑐𝑖−𝑐𝑓

𝑐𝑖*100

𝑐𝑖= concentración inicial de ácido (g HCl/100 g solución)

𝑐𝑓= concentración a un tiempo (t) de ácido (g HCl/ 100 g solución)

Calculo modelo de HCl a 18% a tiempo de 1 hora

%𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜 =18,01−17,27

18,01*100

%𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜 = 4,10 (g HCl evaporado / 100 g solución)

3.2.1. Curva del porcentaje evaporado.

Para la realización de esta grafica se toma los valores del evaporado anteriormente

obtenidos en función del tiempo para cada concentración de antivapor.

3.3. Análisis de los datos de la experimentación.

Este proceso se realiza con el software Stagraphics. Se establece un análisis de varianza

multifactorial para conocer que factor tiene un efecto estadísticamente significativo. Se

identifica dos factores que son: concentración de ácido y el porcentaje de antivapor. Como

variable dependiente se tiene el porcentaje de evaporado en cada hora. Por lo cual obtuvo

un total de cinco ANOVAS que ayuda a la interpretación del fenómeno. Los resultados

se exportan en la sección siguiente.

23

4. RESULTADOS

Se presenta los resultados obtenidos a partir de los cálculos y del análisis experimental.

También la representación gráfica para la interpretación del fenómeno.

4.1. Resultado del cálculo de la concentración de ácido clorhídrico.

Se tabula los resultados de la concentración de ácido a partir de los cálculos obtenidos.

4.1.1. Resultado del cálculo de la concentración de HCl al 16 %.

Tabla 15. Resultado de la concentración de HCl al 16% y antivapor al 0%



% peso % peso % peso % peso % peso % peso

1 16,09 15,72 15,44 15,16 14,88 14,79

2 16,09 15,72 15,35 15,16 14,88 14,79

3 16,09 15,72 15,44 15,16 14,88 14,70

Tabla 16. Resultado de la concentración de HCl al 16% y antivapor al 0,3%

HCl 16% Antivapor 0,3%



1 16,09 15,81 15,53 15,26 15,07 14,98

2 16,09 15,81 15,53 15,26 15,07 14,98

3 16,09 15,81 15,53 15,26 15,07 14,98

24





1 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09

2 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09

3 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09





1 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09

2 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09

3 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09 16,09

4.1.2. Resultado del cálculo de la concentración de HCl al 18 %





1 18,01 17,27 16,81 16,34 15,97 15,60

2 18,01 17,27 16,81 16,34 16,07 15,60

3 18,01 17,36 16,81 16,34 15,97 15,60

25





1 18,01 17,64 17,27 16,81 16,44 16,25

2 18,01 17,64 17,27 16,81 16,44 16,16

3 18,01 17,64 17,27 16,81 16,44 16,16





1 17,91 17,82 17,73 17,54 17,45 17,27

2 17,91 17,82 17,73 17,54 17,45 17,27

3 17,91 17,82 17,73 17,54 17,45 17,27





1 18,01 18,01 18,01 18,01 18,01 18,01

2 18,01 18,01 18,01 18,01 18,01 18,01

3 18,01 18,01 18,01 18,01 18,01 18,01

26

4.1.3. Resultado del cálculo de la concentración de HCl al 20 %





1 19,96 18,86 18,59 18,22 18,13 17,49

2 20,05 18,96 18,59 18,22 18,13 17,49

3 20,05 18,86 18,59 18,22 18,13 17,49





1 19,96 19,23 19,05 18,77 18,59 18,13

2 19,96 19,32 19,05 18,68 18,59 18,04

3 19,96 19,32 19,05 18,77 18,59 18,13





1 20,05 19,69 19,51 19,23 19,05 18,68

2 20,05 19,69 19,51 19,23 19,05 18,68

3 20,05 19,60 19,51 19,23 19,05 18,68

27





1 20,05 19,78 19,60 19,32 19,23 18,96

2 20,05 19,78 19,60 19,32 19,23 18,96

3 20,05 19,87 19,60 19,32 19,14 18,96

4.2. Curva de la concentración de ácido clorhídrico.

Figura 4. Concentración de HCl al 16% en función del tiempo

14,6

14,8

15

15,2

15,4

15,6

15,8

16

16,2

0 1 2 3 4 5 6

Co

nce

ntr

acio

n d

e H

Cl (

g H

Cl/

10

0 g

so

l)

Tiempo (h)

16% de HCl

Antivapor 0,3%

Antivapor 0,6%

Antivapor 0,9%

Antivapor 0,0%

28


15

15,5

16

16,5

17

17,5

18

18,5

0 1 2 3 4 5 6

Co

nce

ntr

acio

n d

e H

Cl (

g H

CL/

10

0 g

so

l)

Tiempo (h)

18 % HCl

Antivapor 0,3%

Antivapor 0,6%

Antivapor 0,9%

Antivapor 0,0 %

17

17,5

18

18,5

19

19,5

20

20,5

0 1 2 3 4 5 6

Co

nce

ntr

acio

n d

e H

Cl (

g H

Cl/

10

0g

sol)

Tiempo (h)

20% HCl

Antivapor 0,3%

Antivapor 0,6%

Antivapor 0,9%

Antivapor 0,0%


29

4.3. Resultado del cálculo porcentual de evaporado.

A partir de los datos obtenidos de las concentraciones de ácido se obtiene los siguientes

resultados de los evaporados.

4.3.1. Resultado del cálculo porcentual de evaporado al 16 % de ácido.

Tabla 27. Resultado del porcentaje evaporado al 16% de ácido y antivapor al 0%



% % % % % %

1 0,00 2,31 4,05 5,78 7,51 8,09

2 0,00 2,31 4,62 5,78 7,51 8,09

3 0,00 2,31 4,05 5,78 7,51 8,67

Tabla 28. Resultado del porcentaje evaporado al 16% de ácido y antivapor al 0,3%



% % % % % %

1 0,00 1,73 3,47 5,20 6,36 6,94

2 0,00 1,73 3,47 5,20 6,36 6,94

3 0,00 1,73 3,47 5,20 6,36 6,94




% % % % % %

1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

3 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

30




% % % % % %

1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

3 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00





% % % % % %

1 0,00 4,10 6,67 9,23 11,28 13,33

2 0,00 4,10 6,67 9,23 10,77 13,33

3 0,00 3,59 6,67 9,23 11,28 13,33




% % % % % %

1 0,00 2,05 4,10 6,67 8,72 9,74

2 0,00 2,05 4,10 6,67 8,72 10,26

3 0,00 2,05 4,10 6,67 8,72 10,26

31




% % % % % %

1 0,00 0,52 1,03 2,06 2,58 3,61

2 0,00 0,52 1,03 2,06 2,58 3,61

3 0,00 0,52 1,03 2,06 2,58 3,61




% % % % % %

1 0 0 0 0 0 0

2 0 0 0 0 0 0

3 0 0 0 0 0 0





% % % % % %

1 0,00 5,50 6,88 8,72 9,17 12,39

2 0,00 5,48 7,31 9,13 9,59 12,79

3 0,00 5,94 7,31 9,13 9,59 12,79

32




% % % % % %

1 0,00 3,67 4,59 5,96 6,88 9,17

2 0,00 3,21 4,59 6,42 6,88 9,63

3 0,00 3,21 4,59 5,96 6,88 9,17




% % % % % %

1 0,00 1,83 2,74 4,11 5,02 6,85

2 0,00 1,83 2,74 4,11 5,02 6,85

3 0,00 2,28 2,74 4,11 5,02 6,85




% % % % % %

1 0,00 1,37 2,28 3,65 4,11 5,48

2 0,00 1,37 2,28 3,65 4,11 5,48

3 0,00 0,91 2,28 3,65 4,57 5,48

33

4.4. Curva del evaporado.

Figura 7. Porcentaje evaporado en función del tiempo al 16 % de HCl.


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1 2 3 4 5 6

% e

vap

ora

do

Tiempo (h)

16 % HCl

Antivapor 0%

Antivapor 0,3%

Antivapor 0,6%

Antivapor 0,9%

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6

% e

vap

ora

do

Tiempo (h)

18% HCl

Antivapor 0%

Antivapor 0,3%

Antivapor 0,6%

Antivapor 0,9%

34


4.5. Resultado del análisis de los datos de la experimentación.

Tabla 39. Resultado del análisis de datos para (1) hora.

Análisis de Varianza para %_evaporado

Fuente Suma de

Cuadrados

Grados

de

libertad

Cuadrado

Medio

Razón-

F

Valor-P

EFECTOS

PRINCIPALES

A:%_antivapor 70,7079 3 23,5693 145,62 0

B:%_HCl 26,2534 2 13,1267 81,1 0

RESIDUOS 4,85552 30 0,161851

TOTAL

(CORREGIDO)

101,817 35

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5 6

% e

vap

ora

do

Tiempo (h)

20% HCl

Antivapor 0%

Antivapor 0,3%

Antivapor 0,6%

Antivapor 0,9%

35

Tabla 40. Resultado del análisis de datos para (2) horas.


Fuente Suma de

Cuadrados

Grados

de

libertad

Cuadrado

Medio

Razón-F Valor-P

EFECTOS

PRINCIPALES

A:%_antivapor 164,677 3 54,8922 207,95 0

B:%_HCl 30,9264 2 15,4632 58,58 0

RESIDUOS 7,919 30 0,263967

TOTAL

(CORREGIDO)

203,522 35



Fuente Suma de

Cuadrados

Grados

de

libertad

Cuadrado

Medio

Razón-F Valor-P

EFECTOS

PRINCIPALES

A:%_antivapor 279,941 3 93,3136 115,19 0

B:%_HCl 53,5432 2 26,7716 33,05 0

RESIDUOS 24,3029 30 0,810098

TOTAL

(CORREGIDO)

357,787 35

36



Fuente Suma de

Cuadrados

Grados

de

libertad

Cuadrado

Medio

Razón-F Valor-P

EFECTOS

PRINCIPALES

A:%_antivapor 388,561 3 129,52 80,94 0

B:%_HCl 55,2575 2 27,6287 17,27 0

RESIDUOS 48,0071 30 1,60024

TOTAL

(CORREGIDO)

491,825 35



Fuente Suma de

Cuadrados

Grados

de

libertad

Cuadrado

Medio

Razón-F Valor-P

EFECTOS

PRINCIPALES

A:%_antivapor 542,899 3 180,966 102,07 0

B:%_HCl 139,168 2 69,5842 39,25 0

RESIDUOS 53,1877 30 1,77292

TOTAL

(CORREGIDO)

735,255 35

Del resultado del análisis de varianza para cada hora se establece que a partir de los

factores de concentración de antivapor y concentración de HCl de los valores- P prueban

la significancia estadística de cada uno. Puesto que sus dos factores tienen valores-P

menores que 0,05, estos factores tienen un efecto estadísticamente significativo sobre el

porcentaje de evaporado con un 95,0% de nivel de confianza.

37

5. DISCUSIÓN

Siendo el ácido clorhídrico una solución de gas en líquido, a mayores concentraciones

existe la tendencia que el evaporado sea mayor. El antivapor es un producto que evita que

esta evaporación se produzca, por esta razón la tendencia de evaporarse mas se evita con

mayores concentraciones de antivapor, este comportamiento se observa en las figuras:7,

8 y 9.

Manteniendo constante la concentración de ácido, la cantidad de evaporado se disminuye

al aumentar la concentración de antivapor, hasta que prácticamente esta evaporación se

anula. Medido a cinco horas; la concentración de ácido es 16% con 0,6% de antivapor y

al 18 % de HCl con 0,9% de antivapor. Para la concentración de 20% de HCl solo se pudo

apreciar este comportamiento (figura 9) y en el campo de trabajo no se llegó a determinar

a una concentración de antivapor que anule la evaporación, o incluso podría presentarse.

Todos los resultados obtenidos han sido a temperatura ambiente, pero como sabemos a

mayores temperaturas y menores presiones, la tendencia del evaporado en HCl de la

solución es mayor, lo que implica que la concentración de antivapor requerido también

dependerá del lugar geográfico en el cual se realice el proceso de decapado.

38

6. CONCLUSIONES

6.1. De la figura 7, se obtiene que al 16% de HCl se llega a un evaporado de 0% al 0.6%

de antivapor, en cambio en la figura 8, tenemos al 18% de HCl se llega a 0% de evaporado

al 0,9% de antivapor; mientras que en la figura 9, tenemos que al 20% de HCl no existe

ninguna concentración de antivapor planteada que llegue al 0% de evaporado. Con estos

resultados se obtiene que la mejor concentración de antivapor en baños de decapado es al

16% de HCl con 0,6 % de antivapor y al 18% de HCL es 0,9% de antivapor.

6.2. De la interpretación de la figura 9 se tiene que para el HCl al 20% con una

concentración de antivapor de 0,3% en las 5 horas, se evapora 12,6% y al 0,9% de

antivapor es 5,4%, existiendo una disminución del evaporado. Por consiguiente, a medida

que se aumenta la concentración de antivapor, existe una disminución del evaporado.

6.3. El porcentaje de evaporado, se relaciona con las emisiones de vapores ácidos al

ambiente en el tiempo de cinco horas. Si se analiza la figura 7, al 16% de HCl cuando no

se añade antivapor tenemos una emisión de vapor aproximado del 8% mientras que

cuando se añade el 0,3 % de antivapor se tiene un 6,9% de evaporado. Con esto se

comprueba que el uso de antivapor, permite la disminución de vapores ácidos al ambiente

laboral en baños de decapado.

6.4. A partir de los resultados de la Anova, se concluye que la concentración de ácido

clorhídrico, como la concentración de antivapor tiene una influencia relevante sobre el

porcentaje de evaporado. Por lo que se entiende, que a medida que aumenta la

concentración de ácido clorhídrico, también existe un aumento considerable del uso de

antivapor para el control del evaporado.

39

7. RECOMENDACIONES

7.1. Se plantea la posibilidad de realizar la experimentación tomando en cuenta como

variable la agitación para poder observar este efecto sobre el porcentaje de evaporado.

Tomando como referencia a partir del 90 rpm.

7.2. Se recomienda analizar la influencia de la temperatura, utilizando como variable para

evaluarlo sobre el evaporado. Se puede tomar como referencia alrededor de la temperatura

ambiente de la ciudad de Quito.

7.3. Se recomienda en el caso que se requiera conocer la concentración óptima de

antivapor al 20% de HCl, se debe partir por encima del 0,9% de antivapor ya que a esta

condición se obtuvo un 5,48% de evaporado.

7.4. Se recomienda que se puede cambiar las condiciones ambientales como es el caso de

la presión para conocer el efecto de este variable sobre la acción del antivapor en el baño

de decapado.

40

CITAS BIBLIOGRÁFICAS

G.Mera, V. A. (2002). Tesis. Desarrollo de propuestas para el manejo de los residuos de

la planta de estructuras de la empresa ABB de Venezuela. Caracas, Venezuela:

U.C.V.

Geniolandia. (2019). Geniolandia.com. Obtenido de Factores que afectan la solubilidad

de un liquido: https://www.geniolandia.com/13119153/factores-que-afectan-la-

solubilidad-de-un-gas-en-un-liquido

Hernandez, E. D. (septiembre de 2012). Proyecto de fin de carrera. Tratamiento y gestión

de baños ácidos de decapado. Valladolid: Universidad de Valladolid.

Ideam. (2019). Documentacion.ideam.gov.co. Obtenido de Ácido Clorhidrico:

http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/018903/Links/Guia2.pdf

Metalmecánicas., A. C. (2013). Diagnostico y propuesta de acuerdo a producción limpia:

Sector galvanizado (L1-24-2012). Asimet, 119.

Morral, F. (2004). Metalurgia General ( Tomo II ). Barcelona: Reverte.

News, S. (2015). Exposure Limits for Hydrogen Chloride(HCl). Obtenido de Safety

News:

https://content.statefundca.com/safety/news/2015issue3/ManuHydrogenChloride

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Ríos, E. G. (1985). Química. Barcelona: Reverte.

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Publica. Gobierno de Chile, 2.

Wurlemberger, L. G. (2006). Tecnologia de oficios metalurgicos. Barcelona: Reverte.

Yareth. (2018). Soluciones para laboratorio. Obtenido de Equipo de Prueba de jarras:

http://www.yarethquimicos.com/Dowloand/Floculador-

test%20de%20jarras/TEST%20DE%20JARRAS%20-

%20FLOCULADOR%20MODELOS%20YFL2,%20YFL4%20Y%20YFL6%2

0AUTOMATICO%20DIGITAL.pdf

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BIBLIOGRAFIA

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test%20de%20jarras/TEST%20DE%20JARRAS%20-

%20FLOCULADOR%20MODELOS%20YFL2,%20YFL4%20Y%20YFL6%2

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42

ANEXOS

43

ANEXO A. Reporte Gráfico

Figura 10. Equipo de jarras

Figura 11. Antivapor

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