Evaluacion de la inﬂuencia del cloruro de bario en la ...servicio.bc.uc.edu.ve/ingenieria/revista/v24n2/art10.pdf · 2.1. Diagnostico´ del lavado de botellas retorna-bles Para

Revista Ingenierıa UC, Vol. 24, No. 2, Agosto 2017 241 - 255

Evaluation of the influence of barium chloride on the concentration ofcaustic soda in the botlle washing process for beer and malt packaging

Cristina De Sousa∗, Adriana Tovar, Norbelis Castillo, Angelina CorreiaEscuela de Ingenierıa Quımica, Facultad de Ingenierıa. Universidad de Carabobo.

Abstract.-

The objective of this research is to evaluate the influence of barium chloride (BaCl2) on the determination ofconcentration of caustic soda (NaOH) used as a washing solution of returnable bottles for beer and malt packaging;for which a cause-effect diagram was made, identifying as influential variables: the temperature of the NaOHtitrated aliquot, the concentration of carbonate ions (CO3

2 – ) and the incorporation of BaCl2 to precipitate thoseions. Through statistical software, Minitab 16, experimental designs (DOE) of factorial type 2k (22 and 23) andvariance analysis (ANOVA) were executed, which showed the influence of BaCl2 in the determination of NaOHconcentrations. Finally, the possibility of replacing BaCl2 by CaCl2 was studied, but this did not present anacceptable behavior, only generating as a proposal: the reduction of BaCl2 consumption and as an additionalachievement in research, the option of changing the indicator used in the complete titration by methyl orangein order to reduce the costs associated with its purchase.

Keywords: carbonate; barium chloride; precipitation; caustic soda; titration.

Evaluacion de la influencia del cloruro de bario en la concentracion dela soda caustica en el proceso de lavado de botellas para el envasado de

cerveza y malta

Resumen.-

El objetivo de la investigacion consiste en evaluar la influencia del cloruro de bario (BaCl2) en la determinacionde la concentracion de la soda caustica (NaOH) utilizada como solucion de lavado de botellas retornables para elenvasado de cerveza y malta; para lo cual se realizo un diagrama de causa y efecto identificandose como variablesinfluyentes: la temperatura de la alıcuota de NaOH titulada, la concentracion de iones carbonato (CO3

2 – ) y laincorporacion del BaCl2 para precipitar dichos iones. Mediante el software estadıstico, Minitab 16, se ejecutarondisenos de experimentos (DOE) de tipo factorial 2k (22 y 23) y analisis de varianzas (ANOVA), que evidenciaronla influencia del BaCl2 en la determinacion de las concentraciones de NaOH. Finalmente, se trabajo la posibilidadde sustituir el BaCl2 por CaCl2, pero este ultimo no presento un comportamiento aceptable, generandose comopropuesta: la reduccion del consumo del BaCl2 y como logro adicional en la investigacion, la opcion de cambiarel indicador utilizado en la titulacion por naranja de metilo a fin de disminuir los costos asociados a la compra delactual indicador.Palabras clave: carbonato; cloruro de bario; precipitacion; soda caustica; titulacion.

Recibido: junio 2017Aceptado: agosto 2017

∗Autor para correspondenciaCorreo-e: [email protected] (Cristina De Sousa )

1. Introduccion

Las industrias procesadoras de bebidas carbo-natadas envasadas en botellas de vidrio retorna-bles requieren de un funcionamiento optimo de

Revista Ingenierıa UC, ISSN: 1316–6832, Facultad de Ingenierıa, Universidad de Carabobo.

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las maquinas lavadoras de dichas botellas paragarantizarle al consumidor calidad del productoadquirido. Es ası como se establecen variablesde control que permiten verificar el correctofuncionamiento de estos equipos, donde destaca laconcentracion de la soda caustica (NaOH) en lostanques de lavado.

Las botellas que retornan a la planta se recibenen camiones, ordenadas en paletas con gaveras,y se trasladan en montacargas al depaletizador.En la desembaladora se separan las botellas delas gaveras y se colocan vıa a la lavadora corres-pondiente por medio de bandas transportadoras.Seguidamente, las botellas circulan por varias eta-pas de limpieza dentro de la lavadora: pre-lavado,lavado y post-lavado; al salir, son examinadaspor un inspector electronico de botellas vacıasque verifica que se encuentren totalmente limpias,sin objetos internos, lıquido residual o suciedadextrema, para su posterior llenado.

Cada lavadora de botellas posee de diez a docetanques para las etapas de limpieza. En la etapade pre-lavado, las botellas se pre-remojan y sepre-rocıan con agua recirculada del post-lavado,ocasionando el desprendimiento del etiquetado deaquellas no pirograbadas, retirando residuos delrotulado y otras suciedades. En el lavado, las bote-llas atraviesan cinco tanques (interconectados porrebose y a varias temperaturas) con soda causticamediante ciclos de inmersion y de inyeccion apresion de la misma, para quitar completamentelos restos de suciedad y de etiquetas. Por ultimo, enla etapa de post-lavado las botellas son enjuagadascon agua caliente y suave para liberarlas de restosde solucion alcalina.

La soda caustica almacenada en los tanquesde lavado es soda caustica recuperada, la cualtiene un perıodo util de sesenta (60) dıas en laslavadoras de botellas pirograbadas y de treinta (30)dıas en las de botellas con etiquetas; conformetranscurre este periodo, aumenta su turbidez yse satura con suciedad, de tal forma que debeser nuevamente recuperada mediante tratamientosfısicos y quımicos. La principal especie contami-nante es el carbonato (CO3

2-), este proviene dela reaccion de la soda caustica con el dioxido decarbono (CO2) del ambiente [1]. La concentracion

de la soda caustica en los tanques de lavadoes una variable de control, pues debido a queesta tiene un poder atacante sobre el vidrio noes recomendable utilizar concentraciones altas, elataque ha de ser solo superficial, de modo quese retiren las impurezas de las botellas; ademas,para el agua en el post-lavado es mas facilretirar soda caustica de concentracion baja y poderasegurar que el producto a almacenar no contendratrazas perjudiciales de ella. Con este proposito, laconcentracion de NaOH en los tanques se ubica enun rango comprendido entre 0,5 y 2,6 %p/p [2].

La concentracion de la soda caustica se determi-na mediante una titulacion con acido clorhıdrico(HCl) y fenolftaleına como indicador, el cualcambia su color de rosado intenso a incolorocuando el acido neutraliza la base [1]. El clo-ruro de bario (BaCl2) tambien forma parte enesta titulacion y tiene por objeto precipitar loscarbonatos como carbonato de bario (BaCO3),aunque durante la misma, surge un inconvenienteal utilizarlo, pues cuando las lavadoras estanoperando con botellas pirograbadas la influenciaque tiene la presencia del reactivo no es apreciableen la concentracion obtenida; no obstante, segunobservaciones del personal encargado, la adicionde BaCl2 en la soda caustica proveniente delavadoras de botellas con etiquetas, suele provocarnotorias diferencias de resultados en la titulacion.En ocasiones las titulaciones se efectuan sineste, tanto por las restricciones legales en laadquisicion de productos quımicos como a locostoso que es el reactivo y la influencia pococonsiderable que posee su adicion en la obtencionde la concentracion. En vista de la situacion conrespecto a la adicion de BaCl2 para las titulacionesde soda caustica en el proceso de lavado, surge lanecesidad de evaluar la influencia de este reactivoen el resultado de la concentracion obtenida,determinar la importancia de su utilizacion y laposibilidad de modificar, sustituir o anular suincorporacion. Demostrar que se puede prescindiro disminuir el uso del BaCl2 permite el ahorro dedinero en la compra del reactivo y una mejora enel metodo de estimacion de la concentracion de lasoda caustica.


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2. metodologıa

2.1. Diagnostico del lavado de botellas retorna-bles

Para realizar el diagnostico del lavado debotellas retornables, se realizo la observacion delproceso, obteniendose la informacion de la formaen que se desarrolla el mismo. Luego se selec-cionaron los trenes, y se centro la investigacionsegun los criterios: tipo de producto que procesa(botellas con etiqueta y botellas pirograbadas)y tipo de lavadora (marca). Posteriormente sedetermino la concentracion de la soda causticautilizada en el lavado de las botellas, para lo cualse tomo una alıcuota de 10 mL, se agrego 3mlde BaCl2 (20 %p/p), para precipitar los carbonatospresentes, y usando fenolftaleına como indicador,obteniendose la concentracion de NaOH segun laecuacion (1):

%p/pNaOH = ZVHCl (1)

donde la ecuacion (2) segun [3]:

Z =PMNaOHNHCl

VNaOH10(2)

Donde: PMNaOH (g/mol) = 40, NHCl = 2,5 eq/L,VNaOH (mL) = 10 y 10 = factor de conversion de 1L a 100 mL, por lo tanto Z=1

Finalmente se observaron e identificaron las va-riables que podıan afectar la titulacion, realizando-se un diagrama de causa-efecto, el cual consiste enuna representacion grafica sencilla en la que puedeverse de manera relacional las causas y efectosdel problema a analizar [4], siendo las categorıaspropuestas: mano de obra, maquinaria, materiales,metodo, medicion y medio ambiente.

2.2. Efecto de la incorporacion de cloruro debario en la titulacion de la soda caustica

Se utilizo el diseno factorial completo 2k comoestrategia experimental [4, 5]. Del desarrollo delpaso anterior se obtuvieron los factores masinfluyentes en el proceso y sus respectivos niveles,los cuales se muestran en la Tabla 1, resultando eldiseno de experimentos de tipo 23. Este DOE serealizo a dos concentraciones de NaOH

alta: valores > 2,6 %p/p y

baja: valores < 2 %p/p

siendo el intervalo (2-2,6) %p/p, la especificacionestablecida por la Gerencia de Calidad para queoperen las lavadoras de botellas.

El software estadıstico Minitab 16 (licenciaautorizada para la empresa) se encargo de realizarlas combinaciones posibles entre los factores ylos niveles en estudio para obtener las corridasa ejecutar, las cuales fueron 16, correspondientesa dos repeticiones por cada uno de los ochotratamientos. Como se trata de 16 corridas, sedispuso de 16 alıcuotas de 10 mL de soda causticaen recipientes identificados y se procedio a laaleatorizacion de las mismas y de los tratamientosmediante el sorteo de papeles rotulados conla identificacion de los 16 recipientes y los16 tratamientos. Para este DOE, las hipotesisestadısticas que se plantearon fueron: Ho: el factorno es significativo en el modelo y Ha: el factor essignificativo en el modelo [6].

Tabla 1: Factores y niveles del diseno factorial en el efectode la incorporacion de BaCl2 en la titulacion del NaOH.

Factores Niveles Tipo devariable

(1) Bajo: Desincorporacion del BaCl2 CualitativaAlto: Incorporacion del BaCl2

(2) Bajo: Concentraciones < 0,6 %p/p CuantitativaAlto: Concentraciones > 0,6 %p/p

(3) Bajo: T = 22°C CuantitativaAlto: T = 80 °C

(1) Adicion del BaCl2(2) Concentracion de Carbonato(3) Temperatura

El procedimiento utilizado por la empresa paradeterminar la concentracion de la soda caustica esel que utiliza entre sus reactivos el BaCl2, comoeste paso de la metodologıa busca determinar elefecto de esta sustancia en la titulacion, de algunamanera se debe tener una solucion de soda causticaa la que se le conozca con certeza la concentracionque posee sin tener que utilizar BaCl2, a fin dedesarrollar el diseno de experimentos con unasolucion patron para verificar los resultados quese obtengan basandonos en este valor conocido



y realizar todos los analisis y discusiones corres-pondientes. Esta solucion patron fue soda causticaextraıda de las lavadoras de botella en estudio, ysu concentracion real de iones hidroxilo (OH– )e iones carbonato (CO3

2 – ) se conocio utilizandola metodologıa de determinacion de carbonato enhidroxido de sodio, tambien llamada titulacionpor medio del metodo de los dos indicadores. Laconcentracion de NaOH presente en la solucion desoda caustica se calculo segun la ecuacion (3).

%NaOH = (2 f − m)0,4 (3)

Donde: f y m son los mililitros de HCl consumidosen las dos titulaciones realizadas; y la concentra-cion de carbonatos presente en la solucion de sodacaustica, se calculo segun la ecuacion (4):

%Na2CO3 = (2 f − m)0,53 (4)

La alcalinidad f , es una medida de cantidadestitulables de hidroxido y la mitad del carbonato,determinado por el consumo de HCl hasta elcambio de color (de rosado a incoloro) delindicador fenolftaleına. La alcalinidad m es unamedida de cantidades titulables de hidroxido ycarbonato, determinado por el consumo total deHCl hasta el cambio de color del indicadormixto [3].

Al conocer por medio de la metodologıa anteriorla concentracion real que poseıa la solucionde soda caustica seleccionada para el disenode experimentos, se determino la concentracionde las muestras utilizando la metodologıa detitulacion volumetrica que fue mencionada en2.1 (calculada segun ecuacion (1)), tomando encuenta el tratamiento asignado por Minitab, conel proposito de verificar el efecto que tiene laincorporacion de BaCl2 en la titulacion.

2.3. Determinacion de la cantidad y concentra-cion de cloruro de bario para precipitar loscarbonatos presentes en la soda caustica

Haciendo uso de la constante del producto desolubilidad (Kps) [7] y las reacciones quımicasinvolucradas [1, 8], se pudo conocer la concen-tracion y la cantidad mınima de BaCl2 que debeagregarse a la alıcuota de la solucion alcalina

antes de ser titulada, con el fin de precipitarlos carbonatos presentes en la soda caustica.Se empleo como herramienta metodologica eldiseno de experimentos de tipo factorial 22, yse seleccionaron los parametros intrınsecos delmetodo (numero de disenos de experimentos,factores, niveles, tratamientos, replicas, variablesdependientes e independientes, aleatorizacion delos tratamientos y muestras) [9, 10]. La Tabla 2,muestra los factores y niveles de este DOE.

Tabla 2: Factores y niveles del diseno factorial 22.

Factores Niveles

Concentracion BaCl2Bajo = 5 %p/vAlto = 30 %p/v

Volumen BaCl2Bajo = 1 mLAlto = 5 mL

Al realizar los disenos de experimentos, se ob-tienen los graficos “optimizadores de la respuesta”que indican cantidades recomendadas de BaCl2

que se deben adicionar, donde se suministro el va-lor deseado de la variable dependiente y se obtuvoun grafico que senala el valor mas adecuado quedebe tener la variable independiente para lograrla respuesta buscada. Teniendo las cantidades masadecuadas de las variables independientes queintervienen en el sistema, se realizo una validacionde estos resultados, por medio del analisis devarianza (ANOVA) [11], el cual es ejecutado porMinitab 16. Se definio como factor implicado elmetodo de titulacion aplicado, dichos metodosutilizados en el analisis fueron:

la titulacion usando los dos indicadores paradeterminar la concentracion real de la solu-cion

las titulaciones tal como se realizan original-mente en la empresa, con fenolftaleına comoindicador y adicionando BaCl2

las titulaciones con fenolftaleına como indi-cador e incorporando las cantidades recomen-dadas y optimizadas del BaCl2



Luego de confirmar que los resultados optimiza-dos eran validos, se aplico el procedimiento paraemplear la herramienta metodologica de diseno deexperimentos de tipo factorial 22, utilizando ahoralas nuevas cantidades de cloruro de bario en latitulacion de soda caustica proveniente de las dosmarcas de lavadoras de botellas existentes en laplanta.

2.4. Influencia del etiquetado de las botellas en elaumento de carbonatos en la soda caustica

Para comprobar la influencia del etiquetado enel aumento de los carbonatos, se llevaron a cabo lasvaloraciones de soda caustica durante un periodoaproximado de 50 dıas para el tren 10 (lavadoraKrones con etiquetas), mientras que para el tren15 (lavadora Krones sin etiquetas) el estudio seefectuo en 100 dıas. A pesar de que el periodode operacion de la soda caustica para el tren 10es de 30 dıas, la recuperacion fue llevada a cabodespues del dıa 51, de igual forma para el tren 15,el numero de dıas de operacion establecido es de60 dıas, sin embargo la recuperacion se efectuoen el dıa 105. Por cada tanque se ejecutaron 3valoraciones: la primera aplicando el metodo delos dos indicadores, la segunda hasta el viraje dela fenolftaleına en presencia de BaCl2 y la tercerahasta el viraje de la fenolftaleına pero en ausenciade BaCl2.

De los datos relevantes de las lavadoras (pa-so 2.1, diagnostico), se extrajo la cantidad debotellas por minuto y el tipo de producto queprocesa la lavadora de los trenes 10 y 15. Para lasque operan con etiquetas, se relaciona el numerode botellas procesadas con las etiquetas retiradasy se tiene un estimado de la cantidad de residuosque ingresan en la lavadora, de acuerdo a laecuacion (5) [12].

Et = VaPe (5)

Donde:Et : Flujo de residuos de etiquetas (g/min),Va : Velocidad actual de la maquina en botellas

por minutos (botellas/min) yPe : Peso de la etiqueta en la botella (g/botella).

2.5. Estimacion de la relacion costo-beneficio enla modificacion de la cantidad, sustitucion oeliminacion del cloruro de bario utilizado enlas valoraciones

Cuando se obtuvo la nueva cantidad de BaCl2

propuesta y la cantidad utilizada actualmente, secalculo el presupuesto mensual que se invierte yel que se invertirıa con el uso del reactivo en latitulacion, tomando en cuenta los elementos queintervienen en el costo generado. Para ello se haceuso de las ecuaciones mostradas a continuacion:

Vmensual = VtitulacionFc1

Donde:Vmensual: Volumen mensual gastado (mL),

Vtitulacion: Volumen usado en cada titulacion (mL)Fc1: Factor de conversion para transformar el

volumen utilizado en cada valoracion al volumenmensual.

Fc1 =

[1(titulacion

tanque

)5( tanquelavadora

)11

(lavadora

turno

)2( turnos

dia

)5(

diasemana

)4( semana

mes

)]La masa de reactivo requerida mensual se

determina utilizando la ecuacion (6).

Pmensual = VmensualCpropuesta (6)

Donde: Pmensual: cantidad mensual gastado delreactivo en las titulaciones (g/mes)

Cactualopropuesta: concentracion de reactivo utili-zada ( %p/v)

El costo mensual se calcula utilizando la ecua-cion (7).

Cmensual = Pmensual Precio (7)

Donde:Cmensual: costo de la cantidad mensualmente

gastada del reactivo (Bs/mes)Precio: costo del compuesto (Bs/g)Debido a los inconvenientes para la adquisicion

del BaCl2, se propuso la idea de sustituir estasustancia en el metodo de titulacion por unoo varios compuestos similares que igualmentelogren precipitar los carbonatos presentes en la



soda caustica. Para lo cual se realizo una matrizde seleccion [4], tomando en cuenta los siguientescriterios de evaluacion:

Kps pequeno, para garantizar que la sal seamenos soluble;

peso molecular alto, mientras mas alto sea elpeso del compuesto o del cation se obtendraun precipitado con mejores propiedades;

Costo, variable de suma importancia, ya quesi un compuesto posee un costo muy elevadono es recomendable su compra;

Disponibilidad, el compuesto elegido deberıaser de facil acceso para la compra y tener unmercado estable.

Por medio del analisis de los resultados de lamatriz de seleccion se evaluo la existencia deun compuesto que pueda servir como sustitutodel BaCl2 y de la igual forma se determinoel presupuesto mensual que se invertirıa con eluso del compuesto sustituto. Una vez realizadadicha evaluacion, se establecio como punto deinteres el costo mensual que conducirıa la posiblemodificacion o sustitucion del BaCl2 utilizado enlas valoraciones.

2.6. Redefinicion de la metodologıa para la de-terminacion de la concentracion de la sodacaustica

Una vez seleccionado el compuesto sustituto delBaCl2 en el metodo de titulacion, se comprobosu comportamiento en la determinacion de laconcentracion de soluciones de soda caustica. Paraesto se uso nuevamente la herramienta estadısti-ca: analisis de varianza ANOVA por medio delsoftware estadıstico Minitab, tomando en cuentaque el volumen y la concentracion a utilizar deeste compuesto es el mismo que se recomendopara el BaCl2 y partiendo de igual forma del valorteorico necesario para precipitar dichos iones. Secreo un ANOVA para comparar el comportamientodel compuesto sustituto con el del BaCl2, donde sedefinio como unico factor: el metodo de titulacionempleado, siendo los tratamientos:

1. Metodo de los dos indicadores: fenolftaleınae indicador mixto, con el cual se obtiene elvalor real de la solucion,

2. Metodo propuesto, utilizando 1 mL de BaCl2

al 15 %p/v de concentracion y3. Metodo utilizando 1 mL de CaCl2 al 15 %p/v

de concentracion.

Por tratarse de 3 tratamientos a 5 repeticionespara cada uno se deben hacer 15 corridas para elexperimento.

Se plantearon las siguientes hipotesis para losANOVA ejecutados:

Ho: los metodos son iguales entre sı, ofrecenel mismo resultado,

Ha: existen diferencias entre los metodos,se pueden obtener valores diferentes de lamedicion.

Se prepararon las 15 muestras para desarrollareste ANOVA, cuyas alıcuotas de soda causticapresentaron una concentracion de 2,0 %p/p.

Las valoraciones de la soda caustica con elcompuesto sustituto, se realizaron de acuerdo a lascondiciones establecidas por el ANOVA, a fin dedeterminar la concentracion de la soda, recordandoque los ensayos se haran con las cantidadespropuestas en el paso 2.3 de la metodologıa. Segunlo observado en las titulaciones con el compuestosustituto y las titulaciones con el BaCl2, seevaluaron las caracterısticas experimentales masrelevantes de ambos reactivos, tales como: formadel precipitado, exactitud y precision de losresultados e interferencia en el viraje del indicador.

3. Resultados y discusion

3.1. Diagnostico del lavado de botellas retorna-bles

Para seleccionar los trenes de trabajo fue esen-cial su cuantificacion, ademas de la determinacionde los criterios que permitieran la seleccionevaluando las caracterısticas de cada lınea o tren.Para el caso en estudio y segun las observacionesrealizadas, se determino que en la planta seprocesan dos tipos de productos en botellas



retornables: una presentacion sin etiquetado queposee una imagen pirograbada de la marca y otrapresentacion lisa a la cual se le coloca una etiquetaluego de la pasteurizacion. Los criterios a evaluarfueron el tipo de lavadora y el tipo de productoque procesa, se toma un caso representativo decada combinacion de criterios, tal como se observaen la Tabla 3. Se pueden estudiar todos los casosa excepcion del caso 2, ya que no existe enplanta. Para el caso 1, el tren escogido es el 10por ser la unica lınea que procesa este producto.Para los casos 3 y 4, la seleccion se realizo deforma aleatoria entre las lavadoras que reunıanlas mismas caracterısticas, resultando elegidos lostrenes 15 y 6 respectivamente.

Tabla 3: Casos a evaluar segun los criterios para la seleccionde los trenes en estudio.

Caso Tipo de producto Vs tipo de lavadora1 Botella con etiqueta Lavadora Krones2 Botella con etiqueta Lavadora Barry-Wehmiller3 Botella pirograbada Lavadora Krones4 Botella pirograbada Lavadora Barry-Wehmiller

Las variables de control que permiten verificarel correcto funcionamiento de las lavadoras debotellas son: temperatura, concentracion y nivel dela soda caustica en los tanques, la operatividad delos inyectores de prelavado, lavado y enjuague debotellas y la alcalinidad en las botellas limpias.Si la concentracion de la soda caustica no seencuentra dentro de parametros, podrıa afectarla inocuidad de la bebida envasada. Cuando laconcentracion de la soda caustica ha disminuido enlos tanques de las lavadoras, se adiciona solucionen el primer tanque de lavado caustico por el quepasan las botellas. La soda adicionada provenientede los servicios industriales a una concentracionde 50 %p/p, se diluye en este tanque y por mediode su rebose se aumenta la concentracion en elresto de los tanques interconectados. El ingreso dela solucion de soda caustica se detiene cuando laconductividad comienza a aumentar en el panel decontrol de la lavadora hasta un nivel entre 90 y110 mS.

A fin de organizar las distintas variables quepuedan afectar la medicion de la concentracion

de la soda caustica, se utiliza un diagrama causa-efecto, tal como se muestra en la Figura 1, elcual clasifica las posibles variables de influenciadentro de los siguientes ıtems: metodo, materiales,medicion, mano de obra, maquinaria, y medioambiente. Considerando el diagrama causa efecto(Figura 1), se realizo una lista de las variablesinvolucradas en el metodo de titulacion de lasoda caustica, ordenadas segun su importancia yacompanadas de su justificacion. Dicha lista seresume en la Tabla 4.

Tabla 4: Resumen de los factores que influyen en el metodode titulacion de la soda caustica.

Factores Justificacion

Incorporacion de BaCl2 en latitulacion

Su adicion interfiere en la precipi-tacion de carbonatos presentes en lasoda caustica

Concentracion de iones car-bonato presentes en la sodacaustica

El carbonato representa una impu-reza de la soda caustica, su determi-nacion es importante para conocercon exactitud la concentracion de lasolucion

Temperatura de la soda causti-ca al momento de la titulacion

La temperatura de la titulacioninfluye en la precipitacion del car-bonato de bario, a mayor tempe-ratura mayor es la solubilidad delprecipitado

Procedencia de la soda causti-ca, numero de dıas de opera-cion

La cantidad de carbonatos en lasoda caustica puede ser mayormientras la soda tenga mas dıas deuso

Falta de filtracion del precipita-do de carbonato de bario

La presencia del precipitado dentrodel recipiente puede generar inter-ferencias a la hora de realizar latitulacion

Precision de los instrumentosutilizados, curado de materialvolumetrico y pureza de losreactivos (HCl y BaCl2)

La precision de los instrumentos, elcurado de los mismos y la purezade los reactivos utilizados puedeninfluir en los resultados de la titu-lacion haciendolos poco confiables,aunque pocas veces ocurran

Destreza del operador o ana-lista que realiza la titulacion.Rapidez, fatiga o distracciondurante el experimento

La pericia y atencion del personalencargado de realizar los analisises un punto de igual forma clavedentro del procedimiento

Por lo tanto, la variacion del %p/p de sodacaustica en funcion de la incorporacion del BaCl2

en la titulacion, la temperatura de las muestras deNaOH, la cantidad de carbonato y el numero dedıas de operacion, fueron las variables estudiadasen el desarrollo de la investigacion.



Figura 1: Diagrama causa efecto aplicado a la medicion dela concentracion de la soda caustica.

3.2. Efecto de la incorporacion de cloruro debario en la titulacion de la soda caustica

Al ejecutar el primer diseno de experimento noera conocida la cantidad de disenos que debıanrealizarse, a medida que se obtuvieron resultadosy sus respectivos analisis, se dio paso a la creacionde nuevos disenos con las variaciones necesariaspara cubrir todo tipo de incertidumbres surgidasdel sistema y su comportamiento. Se pudo conocerfinalmente que se trataba de dos disenos deexperimentos necesarios para verificar el efecto yel comportamiento del BaCl2 en las titulacionesde la soda caustica. El diseno planteado presentala forma 23 (por tratarse de 3 factores) y origina8 tratamientos que le corresponden 3 repeticionesa cada uno. En la practica solo se realizaron 2repeticiones a fin de reducir el consumo excesivode reactivos, sabiendo que estadısticamente esaceptado. Por tal motivo se mantuvo la mismacantidad de muestras a analizar (16 alıcuotas) paraeste DOE.

Segun el analisis de varianza, el valor delcoeficiente de determinacion R2 es de 96,91 %,indicando la capacidad que tiene el modelo utili-zado para explicar la variabilidad de la respuesta,pudiendo decir que todos los analisis que segeneren a partir de los resultados provenientesde este diseno de experimento estan estadıstica-mente sustentados. Concluyendose que el factortemperatura de la soda caustica al momento de latitulacion, no es influyente en la determinacion dela concentracion de la soda caustica, mientras que

ocurre lo contrario con los otros dos factores.

Se hace uso del Diagrama de Pareto [4] comoherramienta para analizar los resultados. En laFigura 2, se observa la significancia que poseela incorporacion de BaCl2 en la titulacion y laconcentracion de iones carbonato en la solucionde NaOH. Por medio de los dos disenos de experi-mentos ejecutados pudo verificarse en primer lugarque el factor correspondiente a la temperatura quepresente la alıcuota de NaOH al ser titulada no essignificativo y no interfiere en el resultado, y ensegundo lugar que el efecto que tiene el BaCl2 aldeterminar la concentracion de la soda caustica,luego de observar su comportamiento, conllevaa decidir que debe seguirse incorporando en lastitulaciones, pues como es imposible predecir elestado y composicion de la soda caustica antesde titularla, la solucion mas convincente antesde incurrir en un error es que se agregue BaCl2

siempre que se tenga que titular.

Sabiendo que es necesaria la adicion de BaCl2 ala alıcuota de soda caustica que se vaya a titular,resulta una incognita que la cantidad que se agrega(3 mL) y la concentracion a la que se prepara dichasolucion (20 %p/v) sean las mas beneficiosas, portal motivo es importante determinar la cantidad yconcentracion del cloruro de bario que se necesitapara precipitar todo el carbonato presente en lasoda caustica.

Figura 2: Diagrama de Pareto del primer DOE (1,7 %p/pNaOH).



3.3. Determinacion de la cantidad y concentra-cion necesaria de cloruro de bario paraprecipitar los carbonatos presentes en lasoda caustica

La concentracion teorica de BaCl2 necesaria pa-ra comenzar a precipitar los carbonatos presentesen la soda caustica fue de ser 9 × 10−7 %p/v, lacual es muy pequena y a nivel practico e industrialno resulta conveniente preparar una solucion conesta caracterıstica, ademas, el metodo de Winkler[8] menciona que el ion hidroxido se puede valorarsatisfactoriamente precipitando estos iones poradicion de exceso de BaCl2. Esto conlleva a inferirque la concentracion que actualmente se utilizaen la metodologıa de titulacion de la empresa esalta en comparacion con el resultado obtenido ycrea la expectativa de poder modificar dicho valory posiblemente disminuir la cantidad utilizadadel reactivo, generando ası un beneficio para laorganizacion.

Los factores volumen y concentracion de BaCl2

son significativos ya que ambos presentan valoresde P menores a 0,05 lo cual indica el recha-zo de la hipotesis nula y la aceptacion de lahipotesis alterna. El modelo aplicado explica estosresultados en un 75,16 %, el cual es un buenvalor y esta dentro del rango aceptable; aunqueel coeficiente de determinacion depende de variosfactores, en terminos generales se puede decir queuna buena R2 se mueve entre el 0,75 y 0,8 comomınimo [6]. Luego de saber que ambos factoresson significativos en el metodo de determinacionde concentracion de soda caustica, se genera elDiagrama de Pareto mostrado en la Figura 3, enel cual se confirma el resultado obtenido ya queambos factores superan la lınea de referencia.

Mediante la aplicacion de la optimizacion derespuesta presentada en la Figura 4, se pudo co-nocer que para obtener la concentracion verdaderade soda caustica la cual corresponde a 1,7 %p/p, senecesita agregar 1 mL de BaCl2 preparado a unaconcentracion de 14,09 %p/v. Este ultimo valorse redondea a 15 %p/v para efectos practicos decalculo y preparacion. Se realizo el DOE con sodacaustica de concentracion 2,1 %p/p, utilizando losmismos factores pero cambiando sus niveles, elDiagrama de Pareto en la Figura 5 indica que los

Figura 3: Diagrama de Pareto del primer diseno utilizandoBaCl2 (1,7 %p/p NaOH).

factores son significativos al igual que el disenoanterior. Sin embargo, este modelo si explica losresultados en un alto porcentaje (91,02 %).

Analizando los resultados de los dos disenosrealizados se concluye que son equivalentes losarreglos propuestos por ambos: para el primero es1 mL al 15 %p/v de BaCl2 y para el segundo es 0,5mL al 30 %p/v, matematicamente puede compro-barse que se trata de las mismas proporciones y esindiferente su aplicacion en la practica. Ademas,pudo observarse que ambos arreglos brindanvalores cercanos o iguales al real. Para validar losresultados fue mas conveniente utilizar el arreglo1 mL al 15 %p/v de BaCl2, pues es necesariocomprobar que los resultados que se obtendranno seran afectados por aplicar esta modificacionen el metodo de titulacion. Se realizaron cuatroanalisis de varianza (ANOVA) o experimentosde un factor para presenciar los efectos variandola concentracion de soda caustica en el rangoalto y bajo y la concentracion de carbonato dela misma manera, es decir, se obtuvieron cuatroANOVA porque son todas las combinacionesposibles entre estos dos elementos. El unico factorpara los ANOVA se establecio como el metodo demedicion y los tres tratamientos o niveles que sefijaron fueron:

Metodo de los dos indicadores: fenolftaleınae indicador mixto, con el cual se obtiene elvalor real de la solucion.

Metodo actual: utilizando 3 mL de BaCl2 al



20 %p/v de concentracion.

Metodo propuesto: utilizando 1 mL de BaCl2

al 15 %p/v de concentracion.

Figura 4: Optimizacion de respuesta para el primer DOEutilizando BaCl2.

Figura 5: Diagrama de Pareto del segundo diseno utilizandoBaCl2 (2,1 %p/p NaOH).

La prueba de comparaciones multiples senalaque aplicar el metodo propuesto (MP) equivalenteal arreglo de 1 mL de BaCl2 a 15 %p/p resultasignificativamente equivalente que aplicar el meto-do actual (MA) con el arreglo 3 mL de BaCl2

a 20 %p/p o el metodo de los dos indicadores(valor real: VR), pues a cualquier combinacionde concentracion de NaOH (a:alta o b:baja) yconcentracion de iones CO3

2- (a:alta o b:baja), elmetodo propuesto se encuentra en el mismo grupocon los dos metodos mencionados (en el grupo

A es igual al tratamiento “MA NaOHbCO3a” elcual es diferente a los del grupo B y en el grupoB resulta igual al tratamiento “VR NaOHaCO3b”que es diferente a los del grupo A). Finalmentese puede decir que el arreglo mas adecuado yrecomendado para titular la soda caustica es 1mL de BaCl2 a 15 %p/p ya que fue validado ysustentado por los experimentos realizados.

Cabe destacar que los resultados aplican paratodas las lavadoras con tecnologıa Krones, puesesta es la que presenta la de la lınea 10 que fuela utilizada para realizar los experimentos. Comoexisten lıneas con lavadoras de tecnologıa Barry-Wehmiller (trenes: 5, 6, 8 y 9), se ejecutarondisenos de experimentos similares a los anteriorespara comprobar si la propuesta de modificacionen la metodologıa de titulacion tambien es conve-niente para soda caustica que provenga de estosequipos. Los resultados de la lavadora Barry-Wehmiller son los correspondientes a la del tren6 despues de haber realizado aleatoriamente suseleccion.

Al aplicar la prueba de comparaciones multiplespuede observarse que utilizar el metodo de titu-lacion propuesto en soda caustica proveniente delavadoras con tecnologıa Krones genera resultadosque solo se desviaran en un 0,1 %p/p del valorreal que presenta la concentracion de la solucion,para soda caustica con cualquier combinacion quese tenga de iones OH- y CO3

2- (concentracionesaltas y/o bajas). Para el caso de las lavadorascon tecnologıa Barry-Wehmiller, es ideal aplicarel metodo de titulacion propuesto solo cuando laconcentracion de iones CO3

2- sea baja en la sodacaustica, pues cuando estos iones se encuentranen concentracion alta, la medicion arroja valoresdesviados en un 0,3 %p/p del valor real. Estadiferencia entre los equipos puede deberse a quelas lavadoras con tecnologıa Barry-Wehmiller sonmas antiguas a las de Krones y la solucion delavado posiblemente presente caracterısticas queprovoquen estas variaciones. En la Tabla 5, semuestran los resultados obtenidos de los DOEaplicados, utilizando el arreglo de BaCl2 propuestoen la titulacion de NaOH proveniente de los dostipos de lavadoras de botellas.

Se concluye que el metodo propuesto sı se pue-



Tabla 5: Resultados obtenidos al aplicar en las titulaciones lacantidad de BaCl2 recomendada.

Lavadora COH− CCO32− Resultado

Krones

Alta Alta IdealBaja Ideal

Baja Alta IdealBaja Ideal

Barry Wehmiller

Alta Alta -Baja Ideal

Baja Alta -Baja Ideal

COH− : concentracion OH–

CCO32− : concentracion CO32 –

de utilizar en todo momento independientementede las concentraciones de iones OH- y CO3

2- en lasolucion y del tipo de lavadora de donde provengala soda caustica, pues el unico impedimento deutilizar el metodo propuesto es cuando se tienenconcentraciones altas de iones CO3

2- en lavadorasBarry-Wehmiller, pero esta altamente garantizadoque la probabilidad de encontrar NaOH con estacondicion en cualquier lavadora es muy baja, paraque este caso ocurriese tendrıa que pasar muchotiempo sin recuperar los tanques de las lavadoras.La experiencia dice que este caso sucede muypoco porque los encargados en la planta deplanificar y ejecutar la actividad de recuperacionde los tanques lo hacen regularmente ya que essu responsabilidad mantener bajo especificacionla concentracion de iones carbonato (no debesuperarse el lımite de 0,6 %p/p de carbonato en lasolucion de lavado).

3.4. Influencia del etiquetado de las botellas en elaumento de carbonatos en la soda caustica

Las botellas etiquetadas generan una cantidadde residuos de papel una vez que la etiqueta sedespega y el “foil” de aluminio es disuelto poraccion del primer enjuague con agua recirculadadentro de la lavadora. Es importante destacarque estos residuos de papel son retirados de lalavadora en el primer tanque ya que estan enel sobrenadante. No obstante, la tinta, algunosresiduos remanentes y parte del aluminio de lasetiquetas contaminan la soda caustica cuandoentran en contacto con dicha solucion. El aluminio

disuelto es captado gracias a la accion secuestrantede cationes que posee el gluconato de sodio deladitivo anadido a la soda caustica, Stabilon WT,impidiendo que se formen futuras incrustacionesen las lavadoras.

En la Figura 6, se muestran las graficas de lasvaloraciones de la soda caustica, que ejemplificala variacion del %p/p de NaOH y %p/p del CO3

-2

para el tanque N° 5 de las lavadoras de lostrenes 10 y 15 en funcion del numero de dıasde operacion de la soda caustica. Para el casodel %p/p de NaOH se muestran las tendenciasque siguen los resultados correspondientes a lastitulaciones hasta el viraje del indicador mixto, lastitulaciones hasta el viraje de la fenolftaleına enpresencia de BaCl2 y la titulaciones hasta el virajede la fenolftaleına pero sin presencia de BaCl2.

Figura 6: Variacion de la concentracion de NaOH y CO3-2 en

el tanques 5 de los trenes 10 y 15.

Los valores promedio de las concentraciones decarbonato del tren 10 son mayores a los del tren15, validando la hipotesis acerca de que la cantidadde carbonato era mayor en las lavadoras conetiquetas. Esto se puede corroborar observandoque las graficas del tren 15 poseen menoresconcentraciones de carbonato a pesar de que larealizacion del periodo de titulaciones para estalavadora fue mas prolongada. En las graficas de losdos trenes tambien se observa que al transcurrir losdıas no precisamente incrementa la concentracionde los carbonatos, pues hay valores dispersos queno siguen una tendencia ascendente para afirmarque hay un incremento de %p/p del CO3

-2 enfuncion del tiempo. Entonces, se puede afirmarque hay diferencia entre la concentracion de los



Tabla 6: Matriz de seleccion final de compuestos vs criterios.

Compuesto sustitutoCloruro de calcio Cloruro de magnesio Cloruro de estroncio

Criterio FP % Puntaje Total Puntaje Total Puntaje TotalKps 6,7 17 113,9 5 33,5 10 670

Peso molecular 23,3 396,1 116,5 233Costo 35 595 175 350

Disponibilidad 35 595 175 350Total 100 - 1700 - 500 - 1603

FP: Porcentaje del factor de ponderacion

carbonatos de una lavadora que procesa botellasetiquetadas y una lavadora que procesa botellaspirograbadas, mas no se puede aseverar que loscarbonatos aumenten en funcion de los dıas deoperacion que posean las lavadoras. En el tren10 se retiran (10,08±0,06) kg/h de residuos deetiquetas, sin embargo el remanente que no puedeser retirado se acumula en la soda caustica conta-minandola, estos residuos compuestos por restosdel papel aluminizado y adhesivo de las etiquetasson los causantes del aumento de carbonato en lostanques de esta lavadora, a diferencia del tren 15.

El rango de concentracion que ha de tener lasoda caustica esta entre 2,0 y 2,6 %p/p para losprimeros cuatro tanques de las lavadoras, en elultimo ha de estar entre 1,5 y 2,1 % p/p. Estosvalores son parametros de calidad definidos ypuntos crıticos de control. Sin embargo, en lasgraficas se puede ver que las concentraciones desoda caustica estan por debajo 2,0 %p/p en elcaso de los primeros cuatro tanques de los trenesestudiados. Lamentablemente este es uno de losgrandes problemas que presenta la planta, lasinyecciones de soda caustica nueva para mantenerla concentracion dentro de rango no son efectuadasperiodicamente y no esta establecida la frecuenciade las mismas, por lo general se realizan una vezpor turno y esto no es suficiente para mantenerdentro de especificacion la concentracion de lostanques. Ademas, la gran variabilidad de sucio queporta el vacıo que retorna es tambien un factorinfluyente para que esto ocurra.

Analizando las tendencias de las graficas, eltren 15 que procesa botellas pirograbadas mostromayores concentraciones de soda caustica y me-nores concentraciones de carbonato, caso contrario

sucedio con el tren 10 que procesa botellascon etiquetas y presento menores concentracionesde soda caustica pero mayores de carbonato.Queda demostrado que el etiquetado influye sobrelas concentraciones de carbonatos haciendolasmayores y ocasionando que las concentraciones desoda caustica sean mas bajas, esto debido a que elCO3

– 2 es una impureza de la solucion lavadora.

3.5. Estimacion de la relacion costo-beneficio quetendrıa para la empresa la modificacion enla cantidad, sustitucion o eliminacion delcloruro de bario utilizado en las valoraciones

Tomando en consideracion la frecuencia de lastitulaciones por turno, la cantidad de lavadoras,entre otros aspectos, se realizo el calculo paraeste valor, determinando que tiene un costo de(1425,60 ±0,02) Bs/mes. De la misma forma serealizo el calculo con la cantidad propuesta desolo 1 mL a una concentracion de 15 %p/v, estamodificacion senala que el costo mensual ahoraserıa de (356,40 ±0,02) Bs, permitiendo un ahorrode (1069,20±0,04) Bs/mes. Anadido a esto, sepropone una posible sustitucion de cloruro debario por otra especie que de igual forma precipiteel carbonato. Se ha escogido al anion cloruropara acompanar a los cationes, este halogeno seincorpora dentro de la titulacion cuando se anadeacido clorhıdrico y no genera ninguna interaccionmanteniendose inerte, asimismo posee una tenden-cia de unirse facilmente a otros elementos paracrear sales comunes. Los metales alcalinoterreoscomo el magnesio (Mg), calcio (Ca) y estroncio(Sr) reaccionan con facilidad con halogenos paraformar sales ionicas y de la misma manera formanfacilmente sales con el carbonato [7]. El metodo de



Winkler de determinacion de mezclas de carbonatoe hidroxidos recomienda que se utilice excesode ion bario dentro de la titulacion e inclusivedeclara que no es necesaria la filtracion delprecipitado, entonces como el bario es un metalalcalinoterreo de preferencia se seleccionaron aaquellos elementos de la misma clasificacion, esdecir, calcio (Ca), magnesio (Mg) y estroncio (Sr),[8].

En la Tabla 6, se muestra la matriz de seleccionfinal [4], indicandose la totalizacion de los puntosgenerados de cada compuesto por cada criterio deseleccion, resultando que el cloruro de calcio esel compuesto mas indicado, principalmente debidoa los altos puntajes obtenidos para al costo yla disponibilidad, ya que estos son los criteriosde mayor puntuacion. Cabe destacar que estamatriz se obtuvo de dos matrices anteriores, lade ponderacion de los criterios de seleccion yponderacion de los compuestos.

La Tabla 7, muestra el presupuesto mensualque se invertirıa con el uso del reactivo sustitutoutilizando los valores propuestos de concentraciony volumen de BaCl2. Comparando la cantidadutilizada actualmente y la cantidad propuesta decloruro de bario, el ahorro economico serıa de(1069,20±0,04) Bs/mes. Ahora bien, comparandolos resultados para el CaCl2, desde el punto devista economico su uso resultarıa preferible ya queel ahorro serıa de (1224,30±0,04) Bs/mes. Es poresto que se realizaron las pruebas experimentalespara la verificacion del comportamiento del cloru-ro de calcio dentro de la titulacion como posiblesustituto del cloruro de bario.

Tabla 7: Tabla comparativa entre el BaCl2 y su compuestosustituto.

Cantidad Volumen(mL)

Concentracion( % p/v)

GastosMensuales

(Bs.)

BaCl2 actual 3 20 1425,60±0, 02

BaCl2 propuesta 1 15 356,40±0, 02

CaCl2 propuesta 1 15 201,30±0, 02

3.6. Redefinicion de la metodologıa para la de-terminacion de la concentracion de la sodacaustica

El metodo de titulacion no resulta significativoya que el valor de P (0,077) es mayor a 0,05 yconlleva a aceptar la hipotesis nula, esto quieredecir que estadısticamente los tres metodos ofre-cen el mismo resultado; pero puede notarse que esmuy cercano a 0,05, no es superior con una granbrecha como ocurrio con las experimentacionesanteriores. Esto conlleva a dudar si se estarıaincurriendo en un Error de Tipo II, el cual secomete en las pruebas de hipotesis cuando seacepta la hipotesis nula siendo falsa [11]. Losintervalos de confianza del ANOVA indicaronque existe mas similitud entre el valor real dela concentracion de NaOH y el valor obtenidoutilizando BaCl2; por otra parte utilizando CaCl2

nunca se obtuvo el valor real (2,0 %p/p), casototalmente contrario al del BaCl2.

Tabla 8: Comparacion entre el cloruro de bario y el clorurode calcio.

Punto aexaminar: BaCl2 CaCl2

Forma delprecipitado

-El precipitado esBaCO3-Es de color blanco-Las partıculas de soli-do se aglomeran y secompactan-Se situa rapidamenteen el fondo del recipien-te

-El precipitado esCaCO3-Es de color blanco-Se forma en pequenaspartıculas de solido-Se suspenden en elvolumen de la solucioncaustica

Exactitud yprecision de

losresultados

Se obtiene el valor realde la concentracion desoda caustica.

La concentracion deNaOH que se obtiene,se desvıa 0,1 %p/p delvalor real.

Interferenciaen el viraje

del indicador

Como el precipitado seposiciona en el fondodel recipiente, no inter-fiere en la observaciondel cambio de color delindicador.

Debido a la presenciade solidos suspendidosen la solucion, resultadifıcil de visualizar elpunto final de la titula-cion.

La Tabla 8, compara ambos reactivos en latitulacion, mostrando las discrepancias existentesentre ambas sustancias, las cuales sin lugar a duda,anexando lo mencionado anteriormente, conllevanconvenientemente a recomendar como reactivoprecipitante de iones carbonato en la titulacion deNaOH al cloruro de bario, pues ademas de indicar



Tabla 9: Modificaciones propuestas a la metodologıa para estimar concentraciones de soda caustica y carbonato.

Modificacion Justificacion

Utilizar 1 mL de BaCl2 al 15 % p/v para precipitar los ionescarbonato presentes en las soluciones de NaOH.

Se comprobo que este arreglo es equivalente al utilizado (3 mL de BaCl2 al20 % p/v) y proporciona aproximadamente un ahorro mensual para la planta de75 % y reduccion de la contaminacion a las aguas.

Utilizar el indicador naranja de metilo en la metodologıa dedeterminacion de concentracion de iones carbonato.

El indicador naranja de metilo resulta mas rentable que el indicador mixtoen terminos economicos (98 % de ahorro) y no modifica la medicion (sonequivalentes).

el verdadero valor de concentracion es visualmentemenos complejo alcanzar el punto final y por tantoimplica mayor rapidez para continuar con otrasactividades de la jornada de trabajo.

La Tabla 9, muestra las modificaciones quese proponen para la metodologıa utilizada por laempresa para la determinacion de la concentracionde la soda caustica. Pero no sin antes mencionarque entre los logros adicionales del estudio pudocomprobarse que el uso del indicador mixto enel metodo de los dos indicadores puede serfacilmente sustituido por el indicador naranja demetilo. Esta demostracion de equivalencias seobtuvo al desarrollar el paso 2.4 de la metodologıa,donde se titularon todas las muestras con ambosindicadores y se obtuvieron los mismos resultados.Por otro lado, en la Figura 7, se representanpara los tanques 2, de los trenes 10 y 15algunos valores de los volumenes leıdos delindicador mixto y el indicador naranja de metiloobservandose la equivalencia de los indicadorespara las mismas titulaciones correspondientes aun dıa de operacion. Tambien cabe mencionarlos beneficios economicos de utilizar el indicadornaranja de metilo, pues se genera un ahorro del98 % aproximadamente, ya que el presupuestopara la compra del indicador mixto es de 9580Bs/L mientras que para el naranja de metilo es de153,42 Bs/L.

4. Conclusiones

Los factores que influyen mayoritariamente enla determinacion de la concentracion de la sodacaustica son: la incorporacion de BaCl2 en latitulacion y la concentracion de iones carbonatopresente en la solucion alcalina.

Figura 7: Volumenes leıdos para el viraje de indicador mixtoy naranja de metilo.

El volumen y concentracion propuestos de lasolucion de BaCl2 que deben ser anadidos en latitulacion de soda caustica fue: 1 mL al 15 %p/vy es aplicable para cualquier solucion de sodacaustica sin importar la concentracion de ionesOH– y CO3

– 2 que presente, ni el tipo de lavadorade donde provenga.

El metodo propuesto (1 mL al 15 %p/v deBaCl2) y el metodo actual (3 mL al 20 %p/v deBaCl2) arrojan valores estadısticamente equivalen-tes.

La cantidad de carbonato en la soda caustica noes proporcional al aumento de dıas de operacionde la misma.

El etiquetado influye tanto en la concentracionde la soda caustica como en la de carbonato.

Se demostro que en el tren 10 (lavadora Kro-nes con etiquetas) hay significativamente mayorcantidad de carbonato que en el tren 15 (lavadoraKrones sin etiquetas), de igual forma se comproboque en el tren 10 tambien se encuentran menoresconcentraciones de NaOH en comparacion al tren15.

Se dedujo que los resultados mas cercanos alos valores reales (determinados hasta el virajedel indicador mixto) son los obtenidos con el usode cloruro de bario para ambos casos evaluados



(lavadoras con y sin etiquetas).El gasto mensual que genera la cantidad usada

actualmente de cloruro de bario (3 mL al 20 %p/v)es de (1425,60 ±0,02) Bs/mes, mientras que elgasto que generarıa si se utilizara 1 mL al 15 %p/ves de (356,40 ±0,02) Bs/mes, generando un ahorrode (1069,20 ±0,04) Bs/mes y ademas permitiendoque el stock de reactivo perdure por mas tiempo.

El compuesto propuesto como sustituto delcloruro de bario resulto ser el cloruro de calcio.

El gasto que generarıa el uso de 1 mL clorurode calcio al 15 %p/p es de (201,30±0,02) Bs/mes yel ahorro respecto a la cantidad usada actualmentede cloruro de bario es de 86 %; sin embargo,estadısticamente la sustitucion del BaCl2 porCaCl2 en la titulacion de NaOH es aceptable masno es experimentalmente recomendable.

Como un logro adicional de esta investigacion,se comprobo que en la titulacion mediante elmetodo de los dos indicadores, el indicador mixtopuede ser sustituido por el indicador naranja demetilo, generando un ahorro de 98 % ya que elpresupuesto para la compra del indicador mixtoes de 9580 Bs/L, mientras que para el naranja demetilo es 153,42 Bs/L.

Referencias

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Documents

Evaluacion de la inﬂuencia del cloruro de bario en la ...servicio.bc.uc.edu.ve/ingenieria/revista/v24n2/art10.pdf · 2.1. Diagnostico´ del lavado de botellas retorna-bles Para