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s

2. BALANCE DE MATERIALES ................................................... 12

3. INDUSTRIA DE PAPEL ............................................................ 20

1.1 SISTEMA DE UNIDADES Y MEDIDAS FUNDAMENRALES

1.2 TEMPERATURA

1.3 MOLES Y PESO MOLECULAR ......................................... 7

1.3.1 CALCULO DEL PESO ATÓMICO ........................... 8

3.2.1 TIPOS DE PASTA

3.2.1.1 PASTA MECÁNICA

3.2.1.2 PASTA QUÍMICA

3.2.2 BLANQUEO ............................................................. 22

1.4 RATA DE FLUJO

1.5 DENSIDAD, VOLUMEN, MASA ........................................ 9

1.6 PRESIÓN

1.7 CONCENTRACIÓN ............................................................ 10

1.8 GAS IDEAL

3.1 INTRODUCCIÓN

3.2 PROCESAMIENTO DEL PAPEL ........................................ 21

2.2 BALANCE DE MASA EN PROCESO CUANDO NO OCURREN REACCIONES ................................................. 15

2.1 BALANCE DE MASA CUANDO NO OCURREN REACCIONES

1. UNIDADES Y CONVERSIÓN ................................................... 6

4.3 DOSIFICACIÓN Y MEZCLA .............................................. 26

6. SECTOR ELÉCTRICO ............................................................. 33

7. INDUSTRIA DEL ALIMENTO .................................................... 36

4.4 CONFORMADO ................................................................ 27

5. INDUSTRIA DEL PLÁSTICO ................................................... 28

5.1 INTRODUCCIÓN

5.2 PROCESOS PRIMARIOS

7.1 INTRODUCCIÓN

7.2 MANIPULACIÓN Y ALMACENAMIENTO

7.3 EXTRACCIÓN .................................................................. 37

5.2.1 EXTRUSIÓN ........................................................... 29

6.1 INTRODUCCIÓN

6.2 PLANTA TERMOELÉCTRICA

5.2.2 INYECCIÓN ............................................................ 30

5.2.3 SOPLADO .............................................................. 31

6.2.1 TIPOS DE PLANTA TERMOELÉCTRICA

6.2.2 FUENTES DE ENERGIA UTILIZADA

6.2.3 IMPACTO AMBIENTAL ........................................... 35

4. INDUSTRIA DEL VIDRIO .......................................................... 23

4.1 INTRODUCCIÓN

4.2 PROCESAMIENTO DEL VIDRIO

4

BALANCE DE MATERIALES

1. UNIDADES Y CONVERSIÓN

1.2 TEMPERATURA

1.1 SISTEMA DE UNIDADES Y MEDIDAS FUNDAMENTALES

A continuacion se presentan las herramientas más importantes en un proceso industrial, ba-

lance de materiales. Primero repasaremos las unidades básicas de las variables físicas aso-

ciadas en un proceso.

La temperatura es conocida comúnmente como la medida de “grados de calentamiento” de

una sustancia. Hay diferentes escalas para referirse a la temperatura y también un sistema de

conversión asociado a cada una de estas, que son:

Las medidas fundamentales más importantes son

SISTEMA MKS CGS SIEnglish Enginering Ibm ft/s2 Ibf

kg m/s2 Newton (N) gm cm/s2 Dyne kg m/s2 Newton (N)

MASA ACELERACIÓN FUERZA

Tabla 1. Sistema de unidades.

En la tabla 1, se encuentran los diferentes sistemas de medida y sus unidades asociadas

• Masa

• Longitud

• Tiempo

• Temperatura

• Grados celcius (°C)

• Grados Fahrenheit (°F)

• Grados Rankine (°R)

• Kelvin absoluto (K)

5

1.3 MOLES Y PESO MOLECULAR

En donde:

n= mol

m= masa

p.m= peso molecular

Se puede decir que moles es otra forma de referirnos a la cantidad de una sustancia.

Una mol es una cantidad de sustancia que contiene una masa numéricamente igual a su peso

molecular. Puede describirse mediante la siguiente ecuación:

A continuacion se muestran las formulas para la conversión de unidades de temperatura:

6

1.3.1CALCULO DEL PESO ATÓMICO

1.4 RATA DE FLUJO

Considere por ejemplo en peso atomico del agua: Formula= H2O

Peso atomico del Hidrogeno= 1

Peso atomico del oxígeno= 16

Ejercicios propuestos:

1. ¿Cuantas libras mol hay en 5000gm de C4H10?

2. ¿Cuantas libras mol hay en 6000gm de NaOH?

Es la expresión de la cantidad por unidad de tiempo. Hay tres tipos que son:

I. Flujo volumétrico: volumen por unidad de tiempo. Las unidades típicas son:

• Ft3/h

• m3/s

• gal/min ó gpm

II. Flujo masico: masa por unidad de tiempo. Las unidades típocas son:

• lbm/h

• kgm/min

• gm/sec

III. Flujo molar: moles por unidad de tiempo. Las unidades típicas son:

• lbmol/h

7

1.5 DENSIDAD, VOLUMEN, MASA.

1.6 PRESIÓN.

Sus unidades más importantes y su conversión asociada es:

Otro concepto importante es la densidad molar

Lapresiónsedefinecomofuerzaporunidadeáreayestádefinidaporlafórmula:

Las unidades más importantes y sus conversiones asociadas son:

• kgmol/h

• mol/sec

• 1 atmosfera (atm)

• =14,7 lbf/in2 (psi)

• =1,013 bar

• =101,32 kPa

• =760 mmHg

• =33,91 ftH2OA

8

Notequelastresúltimasunidadessondelongitudynodefuerzaporunidaddeáreacomolas

otras unidades, estas unidades indican la altura de una columna de líquido.

Por otro lado los instrumentos que miden presión son calibrados para que la medida sea igual

a la presión atmosférica, esto se resume en la siguiente formula:

Laleydeungasidealestádefinidaporlafórmula:

PV=nRT

En donde:

P: Presión

V: Volumen

n: Número de moles R: Constante

T: Temperatura

PV=nRT

R es llamada la constante universal de los gases y esta expresada en diferentes unidades

como se muestra a continuacion:

Lamayoríadelascorrientesoflujosenunprocesosonmezclas,soluciones,ovarioscompo-

nentes,esporesoimportantedefinirlacomposicióndelamezcla.Laconcentraciónesexpre-

sadaentérminosdelacantidaddecadacomponenteenlamezcla.

Lasunidadesdeconcentraciónmásutilizadassonmasayfracciónmolar.

Componentedeienfracciónmásica=(masadei)/(totaldelamasadelamezcla)Componente

deienfracciónmolar=(molesdei)/(totaldemolesdelamezcla)

P absoluta = P atmosférica + P manométrica

1.7 CONCENTRACIÓN

1.8 GAS IDEAL

9

Ejemplo:

¿Cuál es el volumen de 100 lbm de CO2 a una presión de 25psia y 400°F?

Primero se convierte la presión en unidades de atmosfera, ya que existe un criterio que dice

que un gas se considera ideal a presiones menores a 3 atm.

25psia*1atm/14.7psia=1.7 atm

Se considera gas ideal.

PV=nRT

El peso molecular del CO2 es 44lbm/lbmole.

n= 100lbm/(44lbm/lbmol)=2.27lbmoles

V=nRT/P=[(2.27lbmoles)*(10.73ft3*psia/lbmoles*°R)*(860°R)]/(25psia)

V=837.88 ft3

10

2. BALANCE DE MATERIALES

2.1 BALANCE DE MASA CUANDO NO OCURREN REACCIONES

Elanálisisdemasaesunaherramientamuyimportanteutilizadaenlosprocesosindustriales

para el análisis, diseño, operación y resolución de problemas. El balance de masa está basado

en la ley de conservación de la masa.

FLUJO DE MASA QUE ENTRA AL SISTEMA – FLUJO DE MASA QUE SALE DEL SISTEMA=

FLUJO DE MASA ACUMULADA EN EL SISTEMA

Considereelsecadormostradoenlafigura1.Elsecadorhasidodiseñadoparasecarsolidos

húmedosdesde50%decontenidodeaguaasolo5%decontenidodeagua.Calculeelflujo

de las corrientes 2 y 3, m2 y m3 respectivamente.

Solución:

Balance de Masa-Total:

m1 –m2 –m3 =0 1000=m2+m3 (Ecu 1)

Balance de masa-agua:

m1w –m2

w –m3 = 0

x1wm1–x2

wm2 –m3 =0

(0.5)(1000) – (0.05) m2 – m3= 0 (Ecu 2)

11

Balance de masa total:

m1 –m2 –m3 =0

1000–m2 –m3 =0(ecu1)

Balance C3H8

x1C

3H

8m1 – x2C

3H

8m2 – y3C

3H

8m3 = 0

(0.25)(1000) – 0m2 – 0.55m3 = 0

m3= 454.54 lbm/hr

Resolviendo las ecuaciones 1 y 2 obtenemos como resultado:

m2=473 lbm/hr

m3=527 lbm/hr

Ejemplo 2:

Considerelacolumnadedestilacióndelafigura2,utilizadaparalaseparacióndecomponen-

tes en un proceso. Calcular m2 y m3.

12

Reemplazamosm3 en la ecuación 1: 1000–m2 –454.54=0

m2= 545.46 lbm/hr

Balance de masa-iC4H10

x1iC

4H

10m1 – y3iC

4H

10m3 – x2iC

4H

10m2 = 0

(0.35)(1000) – (0.4)(454.54) – x2iC

4H

10(545.46) = 0

x2iC

4H

10m2 = 0.31

Balance de masa iC5H12

x1iC

5H

12m1 – y3iC

5H

12m3 – x2iC

5H

12m2 = 0

(0.20)(1000) – (0.05)(454.54) – x2iC

5H

12(545.46) = 0

x2iC

5H

12 = 0.325

Fraccion masica- Corriente 2:

x2C

3H

8 + x2iC

4H

10 + x2iC

5H

10m2 + x2C

6H

14 = 1.0

0.0 + 0.31 + 0.325 + x2C

6H

14 = 1.0

x2C

6H

14 = 0.365

Ejercicio 1:

Considerelaseparación.Calculeelflujomásicoycompleteelanálisisdelascorrientes.

13

2.2 BALANCE DE MASA EN PROCESOS DONDE OCURRE REACCION.

Losejemplosestudiadosconanterioridad,serefierensoloaprocesosdeseparación,endon-

de la masa y moles de cada componente son conservados. En procesos donde hay lugar a

reacciones, el total de la masa es conservado pero las moles del componente involucrado en

la reacción no.

Antes de entrar en detalle repasemos brevemente las reacciones químicas, considere la si-

guiente reacción “genérica”:

Las letras que indican reactantes son (A y B) y los productos (P y S) involucrados en la ecua-

ción;lasletrasminúsculasserefierenaloscoeficientesdeestequiometria,indicandolasmo-

les de los reactantes (a y b) y los productos (p y s). Podemos aclarar este tema mediante la

siguiente reacción:

Ejemplo:

Considere el reactor de mostrado a continuacion, donde la reacción que ocurre es:

4HCl + O2 2Cl2 + 2H2O

100 kgm/h de HCl entra en reacción a 100°C y 1.5 atmosferas. El O2 es obtenido del aire. La

composición del aire, es 79% de volumen de N2 y 21% de volumen de O2. EL 50% de exceso

de aire y la conversión de la reacción es de 80%. El aire entra a 30°C y 1.5 atmosferas. El

producto deja el reactor a 300°C y 1.2 atmosferas. Calcular:

Esta reacción dice que 1 mol de CO reacciona con 0,5 moles de O2 para producir 1 mol de CO2.

14

a. La composición molar de la corriente de producto.

b.Elflujovolumétricodelproducto.

c.Elflujovolumétricodelaireencondicionesestándar.

El O2 requerido para la reacción es calculado usando la ecuación de estequiometria:

Consecuentemente,

15

En este proceso el HCl es el reactante limitante (el aire está en exceso), y haciendo uso de las

especificacionesdelprocesoqueel80%delreactantelimitantereacciona

Entonces la composición del producto es:

Entonceselflujomolarde3es:

a. Usando las moles de cada componente y el total de moles en 3, la composición del

producto en % molar es:

16

b.Comolapresióndelproductoestapordebajode3atm,elflujovolumétricoesobtenido

usando la ley del gas ideal.

c. Seleccionando P=1 atm y T=32°F como condiciones

estándar

Nosotroshemosusadolareacciónestequiometricaparacalcularelflujo3.Antesdedejarel

ejerciciovamosarealizarunbalancedemasaparacalcularelflujo3.

En este proceso hay 4 elementos (Hidrogeno, Cloro, Nitrógeno y Oxigeno), entonces podemos

escribir 5 balances pero solo 4 son independientes.

Balance molar-Cl2

17

18

3. INDUSTRIA DEL PAPEL

3.1 INTRODUCCION

En el proceso ahora descrito se debe recurrir a algún método matemático, como por ejemplo

Matlab,ydeestamaneraobtendríalosvaloresdelosflujosmolaresencadapunto.

RESUMEN DE BALANCE DE MATERIALES

1.Definirelsistemaalrededordelcualsevaaescribirelbalance.

2. Decidir el tipo de balance: masa y moles.

3. Contar el número de componentes o elementos. El número de balances que se

pueden escribir son “número de componentes+1”.

4. En algunos casos se debe recurrir a la expresión de la composición de los

componentes

5.Usarlasespecificacionesdelproceso.

Elpapelesenesenciauntejidooentramadodefibrasvegetalesconaltocontenidodece-

lulosa,quehansidorefinadasytratadasenaguaantesdeserdepositadassobreuntamizy

realizarlaoperacióndesecado.Elpapelylosproductosrelacionadosconélseelaborana

partirdefibrasdecelulosapresentesenlasplantas.Estasfibraspuedenprovenirdediferentes

vegetales:algodón,madera,pajadecereales,cañadeazúcar,etc.,peroactualmentelamayor

partedelaproducciónmundialdelpapelprovienedelamadera.Alavez,unterciodeltotalde

madera procesada en el mundo se emplea para la fabricación de pasta. La mayor proporción

de pulpa se fabrica a partir de pulpa de madera, aproximadamente un 90% de la producción

total,porloquesóloun10%sefabricaapartirdeotrasfibras.

19

3.2 PROCESAMIENTO DEL PAPEL

3.2.1 TIPOS DE PASTA

3.2.1.1 PASTA MECANICA

3.2.1.2 PASTA QUIMICA

La industria del papel se complementa con la industria pastera, esta integración tiene como

ventaja principal el ahorro de energía, aunque son pocas las empresas que tiene integrados

ambos procesos.

Este tipo de pasta se produce triturando la madera entre placas metálicas, para que se separen

lasfibras,rompiendoestasfibrasdecelulosa,porloquelapastaresultanteesdébil.Lalignina

que une la celulosa a la hemicelulosa no se disuelve, simplemente se ablanda, permitiendo

quelasfibrasseasientenfueradelaestructuradelamadera.Elrendimiento(proporciónde

la madera inicial en la

pasta)suelesersuperioral85%.Algunosmétodosmecánicosdeformacióndepastautilizan

también productos químicos (por ejemplo, las pastas químico- mecánicas); sus rendimientos

son más bajos porque eliminan más cantidad de materiales no celulósicos.

Las pastas mecánicas se producen triturando la madera contra una piedra o entre placas

metálicas,paraqueseseparenlasfibras.Laaccióndelasmáquinasrompeestasfibrasde

celulosa, por lo que la pasta resultante es más débil que la separada químicamente. La lignina

que une la celulosa a la hemicelulosa no se disuelve, simplemente se ablanda, permitiendo

quelasfibrasseasientenfueradelaestructuradelamadera.Elrendimiento(proporcióndela

madera inicial en la pasta) suele ser superior al 85%. Algunos

métodosmecánicosdeformacióndepastautilizantambiénproductosquímicos(porejemplo,

las pastas químico-mecánicas); sus rendimientos son más bajos porque eliminan más canti-

dad de materiales no celulósicos.

20

3.2.2 BLANQUEO

Elblanqueoesunprocesodirigidoenvariasetapasmedianteelcualserefinayaclaralapasta

enbruto.Elobjetivoesdisolver(pastaquímica)omodificar(pastamecánica)laligninaparda

que no se eliminó durante los procesos de elaboración de la pasta, manteniendo la integridad

delasfibras.Unafábricaproducepastaporencargovariandoelorden,laconcentraciónyel

tiempodereaccióndelosagentesblanqueantes.Cadaetapadelblanqueosedefineporsu

agenteblanqueante,elpH(acidez), la temperaturay laduración.Despuésdecadaunade

ellas, la pasta se debe lavar con agentes cáusticos para eliminar los agentes blanqueadores y

disolverlaligninaantesdepasaralasiguiente.Finalizadalaúltimaetapa,lapastasebombea

a través de series de tamices y limpiadores para eliminar cualquier contaminante, como basura

o plásticos.

Elblanqueoesunprocesodirigidoenvariasetapasmedianteelcualserefinayaclaralapasta

En resumen aunque existen numerosos procesos de manufactura, en general la mayor parte

de los productos de papel involucran el siguiente orden de operaciones, consistiendo cada uno

en varios pasos:

• Lapreparacióndelamaderaconsisteenremoverlacortezadelárboly(paralamayor

partedelaspulpas)partirlaleñaenpequeñostrozos.

• Elpulpeadoeliminalasfibrasenlamadera(uotromaterial)ylaslimpiaderesiduos

no deseados. Los métodos principales usan técnicas químicas, mecánicas o una com-

binación de ambas. Aunque el rendimiento de los procesos químicos de obtención de

pulpa(40-50%)sonmuchomásbajosquelosmecánicos(90-95%),lamayorfuerzay

resistencia al envejecimiento así como descoloramiento de las pulpas químicas favore-

ce su uso en la mayor parte de los productos que no sean papel periódico.

• Blanqueado, como lo indica su nombre, blanquea las pulpas y las habilita para su uso

en papeles de escritura, imprenta y decorativos. Diversos grados de papel requieren

niveles diferentes de tratamiento.

21

4. INDUSTRIA DEL VIDRIO

4.2 PROCESAMIENTO DEL VIDRIO

4.1 INTRODUCCION

Elvidrioesunproductoartificialqueseobtieneapartirdeunasmateriasprimasqueaportan

ciertos óxidos, como pueden ser SiO2, CaO, Na2O, etc., en una producción determinada. El

paso de las materias primas al vidrio se hace fundamentalmente a través de reacciones quími-

cas, obteniéndose la masa vítrea a alta temperatura.

El sector del vidrio es sumamente diverso, tanto por los productos que fabrica como por las

técnicas de producción que emplea. Los productos pueden ser desde copas de cristal de plo-

moartísticamentehechasamanohastavidrioflotadoengrandescantidadesparalossectores

de construcción y automoción.

Existe una gran variedad de procesos de fabricación de vidrio, aunque algunas operaciones

básicassoncomunesatodosellos.Puedeestablecerselasiguienteclasificación:

• La hechura del papel consiste en la preparación del material (batidos) formación de

lámina, presión (para reducir el contenido de agua) y secado.

• Conversión:corte,dobladoyacabadodelosproductosfinales.

• Fabricación de vidrio hueco (envases).

• Fabricación de vidrio prensado (vidrio de mesa, aisladores, etc.).

• Fabricación de vidrio plano:

• Sistema Estirado Vertical (Pittsburgh y Fourcault).

• SistemaEstiradoHorizontal(Libbey-Owens).

• Sistema de Flotación.

• Sistema de Laminación.

22

Otrosprocesos:fibradevidrio,vidrioóptico,tubodevidrio,vidrioartístico,etc.Losprocesosy

técnicas de fabricación que suelen emplearse en el sector del vidrio la mayoría pueden dividir-

se en cinco fases básicas: manipulación de los materiales, fundición, conformación, procesos

finalesyembalaje.

Dadasudiversidad,laindustriadelvidrioutilizaunaampliagamademateriasprimas.Lastéc-

nicas de manipulación de materiales son comunes a muchas industrias. El mayor problema es

elcontroldelpolvogeneradoporlamanipulacióndematerialesfinos.Lasprincipalesmaterias

primasutilizadasparalafundiciónsonmaterialesparaelsopladodevidrio(porejemplo,arena

de sílice o

desperdiciosdevidrio),materialesintermediosomodificadores(porejemplo,cenizadesosa,

calizaofeldespato)yagentescolorantesodecolorantes(porejemplo,cromitaférricauóxido

de hierro).

Atendiendoasuvolumendefabricaciónlosvidriospuedenserclasificadosen:

• Comerciales.

• Especiales.

23

Los vidrios comerciales son producidos en gran escala, y se usan en la mayoría de las aplica-

ciones, mientras que los especiales son menos comunes ver tabla.

24

4.3 DOSIFICACION Y MEZCLA

Las materias primas, con unas características de granulometría, humedad y propiedades quí-

micasdeterminadas,sedosificanymezclanconobjetodeconseguireltipodevidriodeseado.

La fundición (lamezclademateriasprimasaalta temperaturaparaobtenervidrio fundido)

es la parte más importante del proceso productivo. Se trata de una compleja combinación de

reaccionesquímicasyprocesosfísicos,ypuededividirseenvariasfases:fusión;afinoyho-

mogenización;yacondicionamiento.

Amedidaquelaarenaylacenizadesodasonrecibidas,semuelenyalmacenanendepósitos

en altura, en espera del momento en que serán transferidas a través de un sistema de alimen-

taciónporgravedadalospesadoresymezcladores.Enlosmezcladoreslasmateriasprimas

sondosificadasycombinadasconvidriorecicladoparaformarunamezclahomogénea,lacual

es trasladada por medio de cintas transportadoras a un sistema de almacenamiento de cargas

(batch) donde es contenida antes de ser depositada en el alimentador del horno de fundición.

Alentrarlacargaalhornoatravésdelosalimentadores,éstaflotaenlasuperficiedelamasa

devidriofundida.Unavezquesefunde,pasaalfrentedelbañoyeventualmentefluyeatravés

delagargantadecargaalrefinador,dondeesacondicionadatérmicamenteparadescargaral

proceso de formado.

25

4.4 CONFORMADO

El comportamiento viscoso-plástico de los vidrios a alta temperatura facilita su moldeado en

unampliointervalotérmico,utilizandoparaellodiversosprocedimientosenfuncióndeltipode

vidriofabricado:colado,soplado,prensado,estirado,flotado,laminado,centrifugadoyfibrado.

Encadacaso,elvidrioseacondicionatérmicamenteenlazonadetrabajoparaestabilizarsu

viscosidad.Deesteparámetrodependelautilizacióndeunouotroprocedimientodeconfor-

mado así como la cadencia y el rendimiento de fabricación en los sistemas automáticos.

Después del conformado, se somete al vidrio a un proceso de enfriamiento y recocido, etapa

crítica ya que se requiere que el vidrio pase de un estado plástico a un estado rígido con la

suficientelentitudparaquesuestructuraserelajedeformauniformeyadquieraentodossus

puntoselmismovolumenespecífico.Estaoperaciónescaracterísticadecadaproceso.Acon-

tinuación se describe someramente para los sistemas de fabricación más empleados.

• Fabricación de vidrio hueco y vidrio prensado industrial. Las gotas de vidrio caen en

lasmáquinasdeconformado,dondeseconsiguelaformafinalenunaodosetapas:

Prensado en el caso de vidrio prensado; un primer prensado o soplado y un soplado

finalparavidriohueco.Enestaoperaciónseconsumeenergíaeléctrica,airecomprimi-

doyaireoaguapararefrigeración.Enciertoscasos,seutilizaademásuncombustible

limpio.

• Fabricación de vidrio plano según el sistema estirado. Existen dos sistemas: estira-

dovertical,yestiradohorizontal.Enambos,elvidriofundidosehacepasarporunos

rodillos con objeto de formar la lámina con un espesor determinado. En esta fase del

proceso se consume fundamentalmente energía eléctrica.

• Fabricacióndevidrioplanosegúnelsistemadeflotación.Elcaesobreunbañodees-

tañofundido,dondeseproducenlosfenómenosdeflotaciónyformacióndelalámina

en una atmósfera cuidadosamente controlada. Para la conducción del proceso, desde

el punto de vista térmico, dispone el baño de una instalación de resistencias eléctricas

26

• Fabricación de vidrio plano según el sistema de laminación. El vidrio se extrae del hor-

no de fusión por el procedimiento de colada continua, siendo sometido a un proceso

de laminación, cuya misión consiste en formar la lámina, darle el espesor deseado y

grabar en la hoja un determinado dibujo o insertar una malla.

Laindustriadelplásticoesunasubdivisióndelaindustriapetroquímica,laproducciónfinalde

plásticossedirigeaunaampliagamadeactividadesindustrialesydeconsumofinalcomolas

manufacturasdeautopartes,envases,empaques,juguetería,calzado,produccióndeacceso-

rios sanitarios y artículos de uso doméstico. Así mismo esta oferta se orienta hacia sectores

estratégicos como la construcción y la agricultura. En los últimos años, productos como el

clorurodepolivinilo(PVC),elpolipropileno,elpoliestireno,lasresinasPETylasfibraspolies-

téricas,seconstituyenenlosprincipalesproductosdeutilización.

El plástico es moldeado a través de un proceso térmico donde el material pasa por el estado

líquido y finalmente se solidifica. En este grupo se encuentran los siguientes procesos de

transformación:

5. INDUSTRIA DEL PLASTICO

5.1 INTRODUCCION

5.2 PROCESOS PRIMARIOS

• Extrusión.

• Inyección.

• hSoplado.

• Calandreo.

• Inmersión.

• Rotomoldeo.

• Compresión.

27

La extrusión es un proceso continuo para la producción de productos semi- elaborados tales

comotuberías,perfiles,vainasdecable,películas,láminasyplacas.Aunqueeldiseñodemo-

hos y algunos componentes de extrusión son diferentes, cada producto tiene el mismo método

de producción.

Elmaterialplastificadoenestadoahuladoesforzadoapasaratravésdeunamatrizparafor-

maralapiezadeseada.Despuésdepasaratravésdeldadoomatriz,lapiezaextrudidaque

estáparcialmentesolidificadaespasadaatravésdeuncalibradorparadarlaconfiguración

finalalelemento,yparamantenerlastoleranciasrequeridas.Luegolapiezaesenenfriada

pormediodeaguaoaire,cuandoelmaterialsehaconsolidadolosuficientecomopararesis-

tirlosdañosdurantelamanipulación,unsistemadeestiradoesutilizadoparamanteneruna

tensiónconstanteenlapieza.Posterioralsistemadeestiradoopuller,unmecanismodecorte

seutilizaparacortarelproductoenlaslongitudesdeseadasparaeltrasladootransformación

posterior.Paraplastificarycalentarelpolímeroprovienedesdeelcalorgeneradoporlafricción

del polímero debido al movimiento transmitido por el husillo de la extrusora a lo largo del barril

o cámara calefactora. Las temperaturas generadas por la fricción son muy elevadas en algu-

nos casos, lo que no hace necesario la adición de calor externo al barril.

5.2.1 EXTRUSION

28

5.2.2 INYECCIÓN

Elprocesodeinyeccióndetermoplásticossebasaenfundirunmaterialplásticoyhacerlofluir

hacia un molde, a través de una boquilla. El moldeo por inyección es la técnica de procesa-

mientodemayorutilizaciónparalatransformacióndeplásticos.Supopularidadradicaenla

versatilidad para obtener productos de variadas geometrías y para diversos usos.

En la actualidad, lamayoría de lasmáquinas inyectoras utilizan el principio del tornillo de

Arquímedesparaplastificarybombearelmaterial.Enuntornillodeinyecciónseproduceel

fenómenodeplastificacióndebidoalcalorgeneradoporlafriccióndelmaterialconlasparedes

del barril y por el aporte de calor de las resistencias eléctricas alrededor del barril.

29

5.2.3 SOPLADO

Elmoldeoporsopladoseutilizaparahacerobjetoshuecostalescomobotellasdeplástico;en

este

proceso el plástico fundido es soplado con aire comprimido para dar la forma deseada. La uni-

dad de inyección es similar a la de extrusión y moldeo por inyección. Los procesos de moldeo

por soplado más importante son:

•Moldeoporextrusión-soplado.

•Moldeoporinyección-soplado.

Con moldeo por extrusión-soplado, el plástico es extrudido en forma de un tubo. Luego, este

elementoestransportadoaunmoldecerradoconlaformadelproductofinalparasersoplado

con aire comprimido y empujado contra la pared del molde. Finalmente el molde de soplado

esenfriadoparaqueelproductofinaladquieralarigidezdeseada.LaFigura1.10muestraun

ejemplo de moldeo por soplado de extrusión.

Aproximadamenteel75%delaspiezassopladassefabricanmedianteextrusión-sopladoy

el 25%

mediante inyección-soplado. Dentro de estas últimas el 75% son bi-orientadas (tensión-sopla-

do). Mediante la extrusión-soplado se pueden obtener velocidades de producción muy eleva-

das y los costos asociados son bajos, sin embargo se producen muchos recortes y el control

de espesor de pared y de la distribución de espesores es muy limitado.

Mediantelainyección-soplado,elcontroldeespesordelaspiezasesmuybuenoynopro-

ducenrecortes,aunquesolosepuedenemplearparapiezasrelativamentepequeñasy los

costos de producción.

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6. SECTOR ELECTRICO

6.1 INTRODUCCION

6.2 PLANTA TERMOELECTRICA

6.2.1 TIPOS DE PLANTA TERMOELECRICA

6.2.2 FUENTES DE ENERGIA UTILIZADA

La industria del sector eléctrico es la columna vertebral de la economía de un país, ya que esta

suministra la energía necesaria para lograr la transformación de materia prima en un producto

final,acontinuacionseharáunabreve introducciónde lasdiferentes formasquehaypara

producir energía eléctrica.

Independientemente de cuál sea el combustible fósil que utilicen (fuel-oil, carbón o gas), el

esquema de funcionamiento de todas las plantas termoeléctricas clásicas es prácticamente el

mismo. Las únicas diferencias consisten en el distinto tratamiento previo que sufre el combus-

tible antes de ser inyectado en la caldera y en el diseño de los quemadores de la misma, que

varían según sea el tipo de combustible empleado.

La ventaja que tiene el gas como sustituto del carbón es que elimina los parques de almace-

namiento, las instalaciones de secado y molienda, la evacuación de escorias; aumenta la vida

de las calderas por la ausencia de incrustaciones y corrosiones y facilita considerablemente

el control de la combustión. Cuando sustituye al fuel oil permite suprimir los depósitos de al-

macenamiento, las instalaciones de bombeo, el consumo de vapor para el calentamiento de

depósitos, tuberías e inyección en los mecheros de combustión. A continuacion se observa el

esquema de funcionamiento de una planta termoeléctrica.

Se denominan plantas termoeléctricas clásicas o convencionales aquellas plantas queprodu-

cen energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuel-oil o gas en una caldera dise-

ñadaparatalfin.

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Elfuncionamientodeunaplantatermoeléctricadecarbón,comolarepresentadaenlafigura

anterior, es la siguiente: el combustible está almacenado en los parques adyacentes de la

planta, desde donde, mediante cintas transportadoras (1), es conducido al molino (3) para

sertriturado.Unavezpulverizado,seinyecta,mezcladoconairecalienteapresión,enlacal-

dera (4) para su combustión.

Dentro de la caldera se produce el vapor que acciona los álabes de los cuerpos de las turbi-

nas de alta presión (12), media presión (13) y baja presión (14), haciendo girar el rotor

de la turbina que se mueve solidariamente con el rotor del generador (19), donde se produce

energía eléctrica, la cual es transportada mediante líneas de transporta a alta tensión (20)

a los centros de consumo.

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Después de accionar las turbinas, el vapor pasa a la fase líquida en el condensador (15). El

agua obtenida por la condensación del vapor se somete a diversas etapas de calentamiento

(16) y se inyecta de nuevo en la caldera en las condiciones de presión y temperatura más

adecuadas para obtener el máximo rendimiento del ciclo.

El sistema de agua de circulación que refrigera el condensador puede operarse en circuito

cerrado, trasladando el calor extraído del condensador a la atmósfera mediante torres de re-

frigeración (17), o descargando dicho calor directamente al mar o al río.

Paraminimizar losefectorde la combustióndecarbónsobreelmedioambiente, laplanta

posee una chimenea (11) de gran altura (las hay de más de 300 metros), que dispersa los

contaminantes en las capas altas de la atmósfera, y precipitadores (10) que retienen buena

parte de los mismos en el interior de la propia planta.

Las emisiones no se contienen. No deben ignorarse tampoco, por su contribución al cambio

climático, las fugas accidentales de metano (CH4, componente casi exclusivo del gas natural)

cuyo potencial de calentamiento a 20 años es 56 veces mayor que el de una cantidad igual

de CO2. Según el IPCC (Panel Intergubernamental de expertos en Cambio Climático) la tasa

de aumento anual de este gas es del 0,6% y es responsable, aproximadamente, del 16% del

calentamiento terrestre actual.

Un problema que deben enfrentar estas plantas son sus necesidades de refrigeración. Como

quedó dicho más arriba necesitan evacuar aproximadamente el 45% de su potencia térmica

total. Las técnicas convencionales son dos: circuito abierto y torres húmedas. En la primera se

necesitan emplear ingentes cantidades de agua que es devuelta al medio después de sufrir un

saltotérmicosignificativo.

6.2.3 IMPACTO AMBIENTAL

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7. INDUSTRIA DEL ALIMENTO

7.1 INTRODUCCION

7.2 MANIPULACION Y ALMACENAMIENTO

Lamanipulaciónde lasmateriasprimas, los ingredientesutilizadosen laelaboracióny los

productos terminados es varia y diversa. Actualmente se tiende a reducir al mínimo la manipu-

laciónmanualmediantelamecanización,el“procesocontinuo”ylaautomatización.

La manipulación mecánica puede abarcar el transporte interior autopropulsado con o sin em-

bandejación o la disposición en grandes sacos a granel (que contienen a menudo varios miles

de kilogramos de material en polvo seco); cintas transportadoras (que portan, por ejemplo,

remolacha, grano o fruta); montacargas de cubetas (p. ej., con grano y pescado); transporta-

doresdetornillosinfin(p.ej.,condulces,harina,etc.);canaldedescargaenalto(p.ej.,para

descargargrano,azúcar,ofrutossecosyparaeltransportedeharinas).

El término industrias alimentarias abarca un conjunto de actividades industriales dirigidas al

tratamiento, la transformación, la preparación, la conservación y el envasado de productos

alimenticios.Engeneral, lasmateriasprimasutilizadassondeorigenvegetaloanimalyse

producen en explotaciones agrarias, ganaderas y pesqueras.

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7.3 EXTRACCION

Paraextraerunalimentoespecíficodelafruta,loscerealesoloslíquidos,debeutilizarseuno

de los métodos siguientes: trituración, machacado o molienda, extracción por calor (directa o

indirecta),utilizacióndedisolventes,secadoyfiltrado.

La trituración, el machacado y la molienda suelen ser operaciones preparatorias; por ejemplo,

latrituracióndelosgranosdelcacaoyelcortadoenfinaslonjasdelaremolachaenlaindustria

azucarera.Enotroscasos,puedenconstituirelverdaderoprocesodeextracción,comoenla

molienda de harina.

Elcalorpuedeutilizarsedirectamentecomomediodepreparaciónporextracción,comoenel

caso del tostado (p. ej., del cacao, el café y la achicoria); en la fabricación suele aplicarse de

modo directo o indirecto en forma de vapor (p. ej., extracción de aceites comestibles o del jugo

dulcedefinaslonjasderemolachaenlaindustriaazucarera).