Eleccion de un material para tuberias en la extraccion con fluidos supercriticos

Elección de un material apto para las tuberias de un proceso de extracción con fluidos supercríticos

Descripción del proceso: El dióxido de carbono a la presión del recipiente pasa por un baño muy frío a la temperatura de 273.15 K, para garantizar su licuefacción total, y es llevado a una bomba tipo "air-driven" que lo presuriza hasta la presión deseada. En "by-pass" a la bomba, están montadas una válvula de seguridad V1 y una válvula del tipo "back-pressure regulator" V2. El solvente fundido pasa de forma continua por un intercambiador de calor donde es pre-calentado hasta la temperatura de trabajo y de ahí a un extractor tubular de acero inoxidable que contiene el extracto del alimento y que se encuentra inmerso en un baño a temperatura controlada. A la salida del extractor es donde se controla el caudal de solvente, mediante una válvula de aguja. La presión del dióxido de carbono es reducida en este punto en varias etapas, hasta la presión atmosférica (V3, V4, V5), recuperándose en el primer colector el extracto de interés. El agua y los componentes volátiles son retirados en el segundo colector a una temperatura de 203.15 K. En la última fase del proceso se mide la temperatura del gas, siendo determinado con un contador de gas la cantidad de dióxido de carbono utilizado.

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Las condiciones adversas para este proceso estarían presentes luego de la etapa de extracción, específicamente en aquellas tuberías por las cuales circula el fluido supercrítico junto los aceites, materiales volátiles y el agua extraídos de la pulpa en dicho proceso; dichas condiciones se deben a la presencia de compuestos como el agua que pueden formar hidratos dentro de la superficie interna de la tubería, lo que podría llegar a ocasionar una obstrucción total de la tubería generando una parada indeseada del proceso. Además del agua, algunos de los compuestos presentes en los aceites esenciales poseen oxígeno en su estructura, por ejemplo, los esteroles, dichos compuestos pueden llegar a reaccionar con la tubería llegando a oxidarla, y esto, ligado a las altísimas presiones a las cuales se lleva a cabo el proceso podría causar la explosión de alguna de ellas

Otra de las consideraciones para este proceso es que las tuberías deben ser diseñadas con aceros inoxidables (específicamente el acero inoxidable 321 con una composición de 18% en cromo, 10% en níquel, 5% de titanio y 5% de carbono y el resto en hierro), los cuales ofrecen mejores propiedades ante las deformaciones y rupturas por esfuerzos así como una gran resistencia ante a corrosión, pero pueden llegar a alcanzar un alto costo en comparacion a otros materiales. En este caso el acero inoxidable 321 tiene un coste de alrededor de 2 a 3 dólares por kilogramo, por lo que sería de mayor conveniencia realizar un estudio de los materiales más económicos o que cumplan e incluso posean mejores características que las de dicho acero.

        En vista de este estudio, a continuación se muestra la tabla con los distintos materiales analizados:

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