Optimización de un proceso de producción de productos elastoméricos con y sin reacción química en la fase de mezclado

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se presenta la optimización del tiempo de ciclo de mezclado en dos procesos de producción de elastómeros, el primero con una base elastomérica de copolímero de isobutileno-isopreno sin reacción química y un segundo con base elastomérica de poliisopreno con reacción química. La dispersión, es una de las variables de interés para mejorar la mezcla sin reacción química, donde se estableció la relación de los componentes dentro de la mezcla con el resultado final y la necesidad de establecer un método cuantitativo para la medición de este parámetro. Para obtener las variables de proceso (Presión, tiempo, temperatura, materias primas y análisis de laboratorio de calidad del producto) se monitoreo en tiempo real los elementos que se controlan dentro del proceso de producción en planta, y se creó un banco de datos para cada una de las variables monitoreadas. Una vez obtenidos 343 resultados de las variables de proceso, monitoreadas en la mezcla del proceso sin reacción química; y de las variables de las 33 mezclas de peptizado, 240 mezclas de máster y 218 resultados de mezcla acelerada para el proceso con reacción química , se determino el tiempo optimo de cada uno de los ciclos de mezclado, encontrando las variables de mayor impacto durante el proceso usando el software para control estadístico de procesos MINITAB permitiendo encontrar las condiciones de operación óptimas para reducir el tiempo de mezclado al mínimo logrando los mejores resultados. De acuerdo a lo anterior se obtuvo para un proceso con base elastomérica copolímero de isobutileno-isopreno un tiempo optimo de mezclado de hasta 9 minutos por ciclo y para un proceso con reacción química con base elastomérica de poliisopreno; dividido en tres fases se obtuvo un tiempo optimo de ciclo para el primer paso de 4.5 minutos, para el segundo paso un tiempo optimo de 4.8 minutos y finalmente para el tercer paso un tiempo óptimo de 5.6 minutos. La optimización de los procesos de mezclado evaluados, permite un ahorro energético de un 10% del consumo energético total, lo que implica un ahorro de $29,000 anuales y brinda la oportunidad de aumentar la productividad de la empresa al producir 2 mezclas mas por hora de cada uno de los productos evaluados. ABSTRACT: This work presents one optimum mixing time in two process of elastomers manufacturing, the first elastomeric base is copolymer isobutylene-isoprene without chemical reaction and a second process with elastomeric base of polyisopren with chemical reaction. The dispersion is a varible of interes to improve in the mixing without chemical reaction this experimentatio established the relationship between all components in the elastomeric mixture with the final result and the need to create a more objective method and numerically quantifiable measurement of this parameter. For the process variables (pressure, time, temperature, raw materials and laboratory analysis of product quality) is real-time monitoring elements are controlled within the production process plant, and a database was created to each of the monitored variables. Once obtained results of 343 process variables monitored in the mixing process with no chemical reaction and the variables of the 33 mixtures of peptized, 240 mixtures of master and 218 results in accelerated mixing to the process with chemical reaction, was determined the optimal time each mixing cycles, finding the variables most cordially impact during the process using the software for statistical process control MINITAB allowing find the optimum operating conditions to reduce the mixing time to a minimum achieving the best results. According to the above it was obtained for a process based elastomeric copolymer of isobutylene-isoprene optimal mixing time of up to 9 minutes per cycle and a process for chemical reaction with polyisoprene elastomer base; divided into three phases was obtained optimum cycle time for the first step of 4.5 minutes for the second step an optimal time 4.8 minutes and finally for the third step an optimum time of 5.6 minutes. The optimization of processes assessed mixing allows energy savings of 10% of total energy consumption which means a savings of $ 29,000 per year and provides an opportunity to increase the productivity of the company to produce 2 mixtures more per hour of each the products evaluated.