PROCESOS QUMICOS

INTRODUCCINDIAGRAMAS DE BLOQUE

LOS CIENTFICOS HACEN QUE LAS COSAS SE CONOZCAN, EL INGENIERO HACE QUE LAS COSAS FUNCIONEN (Annimo)

Es sorprendente el que muchas personas que planean trabajar en la industria de procesos qumicos, entiendan poco o nada de los problemas tcnicos y econmicos que entraa la produccin, del equipo necesario para realizarla o de las aplicaciones que realmente se dan a los productos qumicos. qumicos. Quienes trabajan en un rea especfica, poseen escaso conocimiento de los procesos qumicos en su conjunto. conjunto.

Los procesos qumicos, por efecto del avance de la ciencia y la tecnologa, estn cambiando constantemente (razn de ms para estudiarlos). estudiarlos). Se requiere poder llegar a tener una visin global de los procesos, para su entendimiento. entendimiento. Este curso pretende cumplir tal propsito, entender los procesos qumicos; y adems, qumicos; con la perspectiva de gestin ambiental. ambiental. No olvidar que, en ltimas, la razn de ser de una industria qumica es generar rentabilidad. rentabilidad.

PROCESOS QUMICOS

Integrar los aparatos y mquinas, en forma lgica, para transformar materias primas e insumos en productos, constituye lo que se conoce como un PROCESO QUMICO. QUMICO. No existe un producto sin un proceso y viceversa. viceversa.Recursos de la Organizacin

Insumos

PROC ESO

Producto

CLIENTE

Valor

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Los productos se emplean ya sea como bienes de consumo o como productos intermedios (aproximadamente la tercera parte de la produccin de sustancias qumicas se utiliza en la manufactura de otras). otras). Las operaciones fsicas necesarias para la manufactura de productos qumicos se caracterizan como OPERACIONES UNITARIAS (transferencia de calor, flujo de fluidos, destilacin, filtracin, etc.). etc. Las operaciones qumicas (transformacin de materia) se caracteriza como PROCESOS UNITARIOS (nitracin, sulfonacin, oxidacin, cloracin, etc.). etc.

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Las reacciones qumicas aplicadas a los procesos industriales conforman lo que se conoce como conversiones qumicas. qumicas. Debido a la diversidad y complejidad del procesamiento qumico, un estudio amplio proporciona un enfoque valioso para el diseo de nuevos productos. productos. Hoy en da, se est despertando una conciencia social a nivel mundial, sobre la necesidad de reevaluar los procesos industriales hacia la implantacin de tecnologas limpias. limpias.

PROCESOS QUMICOSLas caractersticas de las conversiones qumicas pueden sintetizarse as: as: Cada conversin qumica pertenece a una familia de reacciones similares en variaciones de energa, presin, temperatura de reaccin, tiempo de reaccin, equilibrio o materias primas. primas. Existe una separacin fsica en la planta, cuando all se procesan productos diferentes, por medio de un solo tipo de conversin qumica, como hidrogenacin, nitracin, etc. etc.

PROCESOS QUMICOSLas caractersticas de las conversiones qumicas pueden sintetizarse as (cont...): (cont...) Es frecuente que exista una relacin cercana entre los tipos de equipo usados para hacer muchos productos diferentes por medio de un solo tipo de conversin qumica; como por ejemplo, un reactor qumica; que procesa distintas mezclas de cidos sulfrico y ntrico (nitrador), y puede usarse para nitrar aromticos para generar productos intermedios. intermedios. Cuando los niveles de produccin son pequeos o especiales, se requiere tener equipos flexibles. flexibles. Cuanto ms se entienda de la fisicoqumica subyacente y de la cintica, mejor ser la concepcin de la planta. planta.

PROCESOS QUMICOS

El que ve por primera vez una instalacin de la industria qumica, queda desconcertado al principio por la multiplicidad de tuberas, torres y aparatos. Por esta aparatos. razn, la representacin grfica de toda esta complicacin, en forma simplificada, esquemticamente resumida, del transcurso de un proceso para la obtencin de un producto, desde la preparacin de las materias primas hasta llegar a los productos comerciales finales, es lo que se conoce como un diagrama de flujo (Fritz Tegeder). Tegeder). Los diagramas de flujo permiten la reunin y el examen de una cantidad de informacin en un espacio pequeo. pequeo. Existen varios tipos de diagramas de flujo: sencillos flujo: (bloques), de balances de materiales/energa, de equipos, instrumentacin, etc. etc.

PROCESOS QUMICOS

Dado el cada vez ms creciente nmero de ingenieros que entran a ocupar puestos de nivel ejecutivo en las compaas, es esencial adquirir un conocimiento amplio de la industria qumica integral, para llegar a ser competitivos (los diagramas de flujo son una herramienta til para este logro). logro).

TIPOS DE PROCESOS1. PROCESOS DE PRODUCCIN Proceso que mediante el uso de maquinaria, talento humano y materiales, le aade valor a una materia prima, convertindose en un producto o servicio para satisfacer las necesidades de: Consumidor (si es un producto) Usuario (si es un servicio) Cliente interno (secuencia de procesos)

PROCESO DE PRODUCCINMaquinaria y materiales Producto Materia(s) prima(s) PROCESO (+ valor) Servicio Talento humano

Necesidad

TIPOS DE PROCESOS2. PROCESOS DE LA EMPRESA Consisten en un conjunto de tareas lgicamente relacionadas que emplean los recursos de la Organizacin, para dar resultados definidos en apoyo de sus objetivos. Son todos los procesos de servicio y los que respaldan a los procesos de produccin; tales como: Pedidos Distribucin Nmina

1. PROCESO DE PRODUCCIN1.1 ORGANIZACIN DE LA PLANTA DE PRODUCCIN 1.1.1 DIAGRAMA DEL PROCESO: Es la representacin grfica de las actividades que conforman un proceso como : Operaciones Transportes Inspecciones Demoras Puntos de decisin Documentacin y esperas Almacenamiento Direccin de flujo Lmites (inicio y fn del proceso) Suministra informacin del tiempo requerido y las distancias recorridas en la fabricacin del producto.

El diagrama de procesos es una de las herramientas ms importantes en el mejoramiento de los procesos de la empresa puesto que:Muestra claramente las reas en las cuales los procedimientos confusos interrumpen la productividad y calidad. Presenta de manera clara la secuencia de las actividades del proceso mediante smbolos, lneas y palabras simples. Facilita la comunicacin en reas-problema mediante la clarificacin de procesos complejos. Seala claramente cmo se adaptan en forma conjunta los diferentes elementos del proceso. Es un instrumento de gran valor para entender el funcionamiento interno y las relaciones entre los procesos de la empresa.

SIMBOLOS EN EL DIAGRAMA DE PROCESOOPERACIN: Denota cualquier clase de actividad. Incluir dentro del rectngulo una breve descripcin de la actividad. MOVIMIENTO/TRANSPORTE: Indica el movimiento del producto y/o del operario entre locaciones. PUNTO DE DECISIN: Punto del proceso en el que debe tomarse una decisin. Las salidas deben indicarse con las opciones (SI/NO, Verdadero/Falso). DOCUMENTACIN: Se utiliza para indicar que al final de una actividad incluy informacin registrada en papel. ESPERA: Se utiliza cuando un producto o persona debe esperar para pasar de una operacin a otra. ALMACENAMIENTO: Se emplea para indicar que est en almacenamiento ya sea una materia prima, los productos en proceso o los productos terminados.

Smbolos (continuacin)NOTACIN: Se utiliza conectado al diagrama del proceso por medio de una lnea punteada para registrar informacin adicional sobre el smbolo al cual est conectado. DIRECCIN DEL FLUJO: Direccin y orden que corresponden a los pasos del proceso. Indica movimiento de un smbolo a otro y direccin ascendente, descendente o lateral. TRANSMISIN: Identifica aquellos casos en los que ocurre la transmisin inmediata de la informacin. INSPECCIN: Indica que el flujo del proceso se ha detenido para evaluar la calidad de una actividad anterior o de una etapa del proceso. Representa el punto en el cual se requiere una firma de aprobacin. LIMITES: Indica el inicio y fin del proceso, aparece la palabra inicio o comienzo, trmino o fin.

EJEMPLO DE DIAGRAMA DE PROCESO:Elaboracin de arroz blanco para un casinoEspero a que t=15 min.. desaparezca el agua visibleNO

Inicio Peso o mido los ingredientes

Est listo el arroz?

t=1 min..

Tapo el arroz a fuego lento

SI Llevo los platos a la estufat=1 min.. d=7 mts.

Caliento a fuego t=1 min.. alto: agua, sal y aceite vegetalt=20 min..

Espero 20 minutos

Sirvo las porciones de acuerdo al plato

t=3 min..

t=20 min..Espero

a que hierva el agua Verifico el grado de coccin del arroz

Llevo los platos a la mesa

t=3.5 min.. d=10 mts.

t=0.5 min..

Vierto el arroz en agua hirviendo

FinTiempo total: 65 minutos Mxima Distancia recorrida: 10 metros

.

ELEMENTOS DE UN DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS CONSTITUYENTES ESENCIALES:Smbolos del equipo Lneas de flujo de las corrientes del proceso Nmeros de los equipos Nombres de los equipos Designacin de los servicios Designacin de presin y temperatura de las lneas del proceso Flujos seleccionados molares y volumtricos Tabla de balance de materia en armona con las lneas de flujo

PREPARACIN DEL DIAGRAMA DE FLUJOEl diagrama de flujo es un instrumento clave para: Definir, refinar y documentar un proceso qumico. Estimar el costo y la fuente de especificaciones utilizada en el diseo. Designacin del equipo. DEFINIR, CONSTRUIR Y OPERAR EL PROCESO Y EL EQUIPO.

ELEMENTOS DE UN DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS CONSTITUYENTES OPCIONALES: Intercambio de energa Instrumentos principales Propiedades fsicas de las corrientes de proceso.

SMBOLOS DE EQUIPOS

SIMBOLOS DEL DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA DESIGNACIN E IDENTIFICACIN DE LAS CORRIENTES

Sistema de colocacin de letras al equipoA. Servicios auxiliares. B. Equipo de contacto slido-gas (calcinadores, secadores. hornos). C. Molinos, trituradoras. D.Recipientes de proceso (torres da destilacin, columnas de absorcin. separadores. agotadores, torres de aspersin). E.lntercambiadores de calor (enfriadores, condensadores, calentadores, rehervidores). F. Recipientes de almacenamiento (tanques, receptores, embudos, silos). G. Transportadores de gas (ventiladores, compresores, bombas de vacio, eyectores de vaco). H.Separadores (filtros de bolsa, filtros rotatorios, filtros de cartucho, centrfugas, ciclones, sedimentadores, precipitadores, extractores).

DESIGNACIN DE LAS CORRIENTES DE LOS SERVICIOS Especificar las corrientes (p. Ej. Vapor). El vapor se especifica de acuerdo con la presin de saturacin absoluta, p. ej. 14 bar. En situaciones especiales, es necesario posponer la especificacin de los servicios hasta que haya ms informacin disponible acerca de las condiciones del proceso. En algunos casos, las presiones y temperaturas se definen vagamente utilizando el juicio y la experiencia.

SSTEMA DE ENUMERACIN DEL EQUIPO (I)1. Enumrese cada rea del proceso, comenzando con 100, 200, 300, etc. 2. Enumrense las partes principales del equipo de proceso en cada rea, comenzando con 110, 120, 130, etc. 3. Enumrense las partes de soporte del equipo asociado con una unidad principal del proceso, comenzando con el nmero siguiente ms alto que el de la unidad principal del proceso. Por ejemplo: 111, 112, 113, 114,.., para las partes del soporte relacionadas con 110.

SSTEMA DE ENUMERACIN DEL EQUIPO (II)4. Agrguese una letra de prefijo a cada nmero de equipo de la lista siguiente para designar el tipo. La lista de equipo podra verse entonces de esta manera: F-110 B-120 G-210 G-111 G-121 E-211 E-112 G-122 G-212 E-113 E-213 5. Los primeros nueve nmeros de cada rea estan reservados para el equipo que da servicio al rea completa, como unidad de refrigeracin empacada (p. Ej. P-105). Sin embargo, cualquier unidad empacada puede dividirse en sus componentes y ser enumerada como en los pasoso 2 a 4. 6. Usar letras que continen los nmeros del equipo para identificar duplicados o repuestos (p. Ej. G-111A, la B indica otra bomba idntica en el servicio G-111B).

A. Servicios auxiliares. B. Equipo de contacto slido-gas (calcinadores, secadores, slidohornos). C. Molinos, trituradoras. D. Recipientes de proceso (torres de destilacin, columnas de absorcin, separadores, qagotadores, torres de aspersin). E. Intercambiadores de calor (enfriadores, condensadores, calentadores, rehervidores). F. Recipientes de almacenamiento (tanques, receptores, embudos, silos). G. Transportadores de gas (ventiladores, compresores, bombas de vaco, eyectores de vaco). H. Separadores (filtros de talego, filtros rotatorios, filtros de cartucho, centrfugas, ciclones, sedimentadores, precipitadores, extractores).

SISTEMA DE COLOCACIN DE LETRAS AL EQUIPO (I)

J. Transportadores (elevadores de cangilones de banda, tornillos, transportadores neumticos). K, Instrumentos (vlvulas de control, transmisores, indicadores, registradores, analizadores, medidores PID). L. Bombas. M. Agitadores, mezcladores. N. Motores, impulsores, turbinas. P. Unidades de paquete (de refrigeracin, de aire, generadores de vapor, torres de enfriamiento). Q. Hornos calentadores de proceso. R. Reactores. S. Equipos para aumento de tamao. V. Vaporizadores y evaporadores. X. Diversos.

SISTEMA DE COLOCACIN DE LETRAS AL EQUIPO (II)

EJEMPLO DE DIAGRAMA DE FLUJO INDUSTRIAL

FIN DE LA PRESENTACIN! Gracias por la atencin y por su tiempo !