Factores que Influyen en la Efectividad de los Diseños de Muro Ignífugo para las Plantas de Extracción de Solventes Metalíferos
Resumen
El proceso de extracción de solventes metalíferos para la recuperación de uranio, cobre, níquel y algunos otros metales preciosos tiene más de 50 años; sin embargo, la tecnología cambia y mejora continuamente.
Desde 1999 hasta 2004 la industria de extracción de solventes sufrió cuatro incendios de gran importancia en plantas comerciales grandes, lo cual produjo grandes pérdidas de capital y de producción. Muchas de las soluciones de mitigación de riesgos de incendio implementadas en las plantas de extracción de solventes metalíferos han sido una especie de reacciones instintivas debido a esos incendios devastadores. Pero muchas de estas soluciones se generaron a partir de información errónea y de escasos conocimientos técnicos y de riesgos de incendios.
Las plantas de extracción de solventes metalíferos, al igual que muchos procesos industriales, son más eficientes si los equipos de proceso se instalan cerca unos de otros para reducir las distancias de las tuberías. Cuando las distancias de las tuberías son más cortas, se reducen las pérdidas por fricción, las pérdidas térmicas y la elevación necesaria para bombear líquidos, lo cual a su vez reduce la energía requerida para los procesos y los costos de capital. Sin embargo, la reducción de espacio ocupado en la planta implica una reducción en las distancias de separación entre riesgos de incendio y en consecuencia un incendio potencial podría propagarse por toda la planta. Los muros ignífugos deben proporcionar un aislamiento positivo entre los sedimentadores.
El propósito de este estudio es investigar algunos factores fundamentales que influyen en la efectividad de los diseños de muros ignífugos en las plantas de extracción de solventes metalíferos. El estudio luego extraerá una correlación de diseño simplificada para ingenieros y diseñadores que permitirá calcular la altura requerida del muro ignífugo a fin de aislar adecuadamente los sedimentadores entre sí y alcanzar una separación entre las áreas de incendio en las plantas de extracción de solventes en las fases conceptual y de factibilidad de un proyecto.
Se modeló una serie de simulaciones de dinámica de fluidos computacional que incluían una planta de extracción de solventes teórica con sedimentadores, alturas de los muros ignífugos, distancias de separación entre los separadores y el muro ignífugo de diversos tamaños y con velocidades de viento variables. Luego se utilizó la ecuación propuesta por Mudan para la intensidad de radiación térmica experimentada por un elemento que se encuentra fuera de la llama envolvente en condiciones con y sin viento, para comparar los resultados extraídos de las simulaciones.
A continuación se mencionan los factores estudiados, que, según lo que se descubrió, influían en la efectividad de los diseños de muros ignífugos en plantas de extracción de solventes metalíferos:- El sedimentador en el área de incendio tuvo un efecto mínimo;
- Aumentar el área de la superficie en un 125% (de 400 m2 a 900 m2);
- Aumentó el calor radiante máximo transmitido al sedimentador 2 en unos 0,4 kW/m2 y el calor radiante promedio en 0,1 kW/m2;
- La distancia de separación entre los sedimentadores y el muro ignífugo tuvo un efecto significativo.
- Al aumentar la distancia de separación de 0 m a 1 m se redujo el calor radiante transmitido al sedimentador 2 entre un 40% y un 80%;
- Al aumentar aún más la distancia de separación de 1 m a 2 m, se redujo el calor radiante en un 25% a un 40% adicionales;
- El viento predominante tuvo un efecto significativo.
- Al aumentar la velocidad del viento de 0 km/h a 10 km/h, se aumentó el calor radiante transmitido al sedimentador 2 de un 180% a un 380%;
- Al aumentar la velocidad del viento de 10 km/h a 20 km/h, se aumentó el calor radiante en un 170% a un 300% adicionales; y
- Al aumentar la velocidad del viento a más de 20 km/h, el flujo de calor radiante como promedio no parecía aumentar, pero el calor radiante máximo seguía aumentando.