PROCESOS INDUSTRIALES
PROCESOS INDUSTRIALES ¿QUE ES MANUFACTURA? La palabra manufactura se deriva de las palabras manus (manos) y factus (hacer); esta combinación de términos significa hacer con las manos.
Gran parte de la manufactura moderna se realiza con maquinaria computarizada y automatizada supervisada manualmente.
PROCESOS INDUSTRIALES PROCESO: Actividades lógicamente establecidas para convertir entradas en salidas, utilizando unos recursos (capital, mano de obra, máquinas herramientas, energía, etc.) y haciendo controles (control de proceso, control de calidad, etc.)
El proceso industrial es una sucesión ordenada de actividades cuyo propósito es la transformación de materia prima o materiales para la obtención de un producto.
PROCESOS INDUSTRIALES Generalmente un proceso puede descomponerse en la siguiente secuencia: 1.- Materias Primas 2.- Operaciones físicas de acondicionamiento 3.- Reacciones químicas 4.- Operaciones físicas de separación 5.- Productos Cada una de estas operaciones es una operación unitaria.
PROCESOS INDUSTRIALES Un proceso se constituye de: Equipos; herramientas; software y hardware. Entradas o qué se recibe; de dónde y de quién. Métodos o procedimientos; formas; instrucciones; controles. Recursos: gente; destrezas; experiencia. Salidas; cómo, cuándo; a quién se entrega. Mediciones sobre objetivos y metas de calidad, seguridad, resultados y rendimientos.
PROCESOS INDUSTRIALES Clasificación de los procesos I. En dependencia o no respecto del tiempo Proceso en estado estacionario: aquel cuyo estado no cambia en el tiempo o sus variaciones son despreciables durante un intervalo de tiempo suficientemente amplio. Proceso en régimen transitorio (estado no estacionario): aquel cuyo estado varía en el tiempo, haciendo que los valores de las variables involucradas presenten cambios significativos en su dinámica.
PROCESOS INDUSTRIALES Clasificación de los procesos
II. En función al diseño de las operaciones: Proceso continuo, cuando las corrientes de entrada y descarga fluyen de manera continua durante todo el proceso. Como refinerías, petroquímicas o aceite comestible. Pueden ser estacionarios o inclusive transitorios. Proceso por lotes (batch) o intermitente, cuando se cargan corrientes de alimentación al comienzo del proceso solamente y, después de transcurrido cierto tiempo, se retira el contenido del recipiente en parte o en su totalidad. Como producción de yogurt, pinturas, jugos, etc. Proceso semicontinuo discontinuos, Son lo mismo que las operaciones continuas excepto que con frecuencia se cambia de producto. Esto implica hacer paros y arranques en intervalos frecuentes. Ejemplo: Proceso de Producción de papel a partir de papel reciclado. Por su naturaleza, los procesos por lotes y semicontinuos operan en estado no estacionario (hay instantes de tiempo donde se producen cambios “bruscos” en la dinámica de las variables).
PROCESOS INDUSTRIALES PROCESO INDUSTRIAL Son actividades que se llevan a cabo para transformar materias primas y convertirlas en diferentes clases de productos. A través de un proceso industrial se pueden alterar las diversas características de la materia prima, como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Los procesos industriales no son idénticos.
Para la transformación de la materia prima en un producto son necesarios una gran cantidad de etapas o pasos independientes entre sí, pero a la vez complementarios. En muchos de ellos se harán necesaria la utilización de una o varias herramientas. Los procesos industriales tienen etapas muy marcadas, que van desde la extracción de la materia prima hasta la distribución y consumo del producto, pasando por la transformación industrial de dicha materia.
PROCESOS INDUSTRIALES CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS INDUSTRIALES Los procesos se pueden clasificar: A. Según la materia. PROCESO
CARACTERISTICAS
EJEMPLOS
Físicos
No se cambia la estructura molecular del material.
corte, pulido, pintura de un molde, estirado
Químicos
Cambia la estructura molecular del material.
combustión, corrosión, fermentación
Biológicos
Emplea material vivo.
procesamiento de frutas, biotecnología
PROCESOS INDUSTRIALES B. Según La Tecnología usada PROCESO
DESCRIPCION
FORMAS
EJEMPLOS
Manuales o artesanales
Las operaciones las realizan los operarios manualmente. Es un proceso eminentemente manual en el que no se utiliza ninguna tecnología avanzada. En este proceso no se utilizan materiales químicos ni industriales, sólo materias como la seda o la madera.
Alfarería
Es el arte de elaborar objetos de barro o arcilla
Carpintería
Es el arte donde se trabajan tanto la madera como sus derivados
Bordado
consiste en el la ornamentación por medio de hebras textiles, de una superficie flexible
Herrería
se crean objetos con hierro o aluminio
Cerámica
se crean recipientes, vasijas y otros objetos de cerámica o arcilla transformados en terracota, loza o porcelana
Mecanizados
Combina las operaciones manuales con maquinarias
Torneado realizado por el mecánico con un torno
Automatizados
El proceso se realiza con tecnologías avanzadas para que se controle y elabore los productos las maquinas sin intervención humana.
Utilización de robots en la construcción de maquinas
PROCESOS INDUSTRIALES C. Según la economía. Sector
Finalidad
Ejemplos
Primario
Los realizan empresas para obtener materias primas desde los recursos naturales.
agricultura, minería, textiles, químicos, cosméticos, alimentos, confecciones
Secundario
Los realizan las empresas que transforman las materias primas en productos terminados, los cuales pueden ser de consumo final y pueden ser duraderos o no duraderos, suntuarios o de primera necesidad, o en bienes de producción (industrias de consumo final).
Producción de gasasComo las productoras de papel, las que elaboran maquinaria ligera y pesada, las que producen materiales de construcción y productos químicos, entre otras.
Terciario
Los realizan las empresas que prestan servicios con los productos de los sectores anteriores.
Uso de apósitos en cirugías. comercio, transporte y las empresas de servicios financieros, comunales, profesionales y gubernamentales (servicios públicos, educación, salud, etcétera).
PROCESOS INDUSTRIALES D. Según la forma de producción OPERACION
DESCRIPCION
EJEMPLO
Continua
Son aquellas en las que la materia prima, los productos intermedios y finales son fluidos y son procesados de manera continua por un largo período de tiempo, en ocasiones por años, sin paro alguno.
Energía eléctrica
Discontinua
Son lo mismo que las operaciones continuas excepto que con frecuencia se cambia de un producto a otro. Esto implica que en ocasiones se realicen paros y arranques en intervalos frecuentes, o cambiar de una condición de operación a otra con el fin de realizar un producto similar.
Producción por lotes
PROCESOS INDUSTRIALES E. Según el tipo de flujo del producto TIPO DE FLUJO
CARATERISTICAS
EJEMPLO
En Línea
Se caracteriza por que se diseña para producir un determinado bien o servicio; el tipo de la maquinaria, así como la cantidad de la misma y su distribución se realiza en base a un producto definido.
producción de autos
Intermitente
Se caracteriza por la producción por lotes a intervalos Producción de ropa intermitentes. Se organizan en centros de trabajo en los que se agrupan las máquinas similares. El producir no tiene un flujo regular y no necesariamente utiliza todos los departamentos. Puede realizar una gran variedad de productos con mínimas modificaciones. Pero la carga de trabajo en cada departamento es muy variable, existiendo algunos con alta sobre carga y otros subutilizados.
Por Proyecto
Se diseña para funcionar mientras se cumple un objetivo preestablecido. una vez se logra este, el proceso se termina y toda la maquinaria y personal se desarticula para iniciar otro proyecto.
Construcción de una casa
PROCESOS INDUSTRIALES CLASIFICACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES Procesos que cambian la forma del material
Metalurgia extractiva Fundición Formado en frío y caliente Metalurgia de polvos Moldeo de plástico
Procesos que provocan desprendimiento de viruta por medio de máquinas
Métodos de maquinado convencional Métodos de maquinado especial
Procesos que cambian las superficies
Con desprendimiento de viruta Por pulido Por recubrimiento
Procesos para el ensamblado de materiales
Uniones permanentes Uniones temporales
Procesos para cambiar las propiedades físicas
Temple de piezas Temple superficial
PROCESOS INDUSTRIALES OPERACIONES UNITARIAS Y PROCESOS UNITARIOS
Las operaciones físicas realizadas para producir estos cambios, tales como transmisión de calor, flujo de fluidos, destilación, etc., son llamadas Operaciones Unitarias. Los cambios químicos que ocurren en el reactor o reacciones químicas como: oxidación, nitración, polimerización, reducción, esterificación, etc., se conocen con el nombre de Procesos Unitarios.
PROCESOS INDUSTRIALES ALGUNOS EJEMPLOS DE OPERACIONES UNITARIAS SON: FILTRACION: Separación de las partículas sólidas en suspensión en un fluido, mediante el paso forzados de este atreves de un medio filtrante o membrana sobre la cual depositan los sólidos. DESTILACION: Separación de los componentes de una mezcla liquida por vaporización de la misma. Al calentar primero se desprenden los componentes más volátiles y va quedando un residuo liquido constituido por las sustancias de punto de ebullición mas alto. CENTRIFUGACION: Procedimiento de separación de líquidos mezclados o de partículas sólidas en suspensión en un liquido por efecto de una fuerza centrifuga. TRITURACION: Se usa pare reducir sólidos duros a tamaños menos grandes y más manejables. SECADO: Operación de separar un liquido que acompaña a un sólido. EXTRACCION: Operación química básica de separación de sustancias disueltas en liquidas. DISOLUCION: Mezcla de dos o mas componentes cuyas propiedades varían al ser modificadas sus proporciones. CRISTALIZACION: Proceso físico por el cual un cuerpo adquiere la estructura cristalina. Puede realizarse por sublimación por fusión y posteriormente por enfriamiento de la masa fundida o por evaporación gradual del disolvente en una solución saturada. AGITACION: Operación química que consiste en crear movimientos turbulentos en un fluido mediante dispositivos mecánicos que actúan sobre el (agitadores). Se emplea industrialmente para acelerar ciertas operaciones como la extracción, el mezclado y la absorción.
PROCESOS INDUSTRIALES ALGUNOS EJEMPLOS DE OPERACIONES UNITARIAS SON: DILUCION: Es una aplicación al problema de la medición de una corriente de flujos se basa en la adición de una sustancia soluble en el fluido. DECANTACION: Es la separación por inclinación de un liquido de un sólido. EVAPORACION: Paso de una sustancia del estado liquido al de vapor, a una temperatura inferior ala de ebullición y tiene lugar solo en la superficie del liquido además de que se produce en forma gradual. PRECIPITACION: Aparición de una fase sólida en el seno de una disolución se produce cuando la concentración de soluto supera la máxima posible. Se usa en análisis como método de purificación de sustancias.
PROCESOS INDUSTRIALES
PROCESOS INDUSTRIALES ALGUNOS EJEMPLOS DE PROCESOS UNITARIOS SON: OXIDACION: Proceso por el cual una especie química pierde electrones simultáneamente a la ganancia de los mismos por otra sustancia. COMBUSTION: Reacción química entre una sustancia oxidante (comburente) y otra reductora (combustible) con desprendimiento de calor y eventualmente de luz. FERMENTACION: Conjunto de reacciones químicas por las que una sustancia orgánica se transforma en otra por medio de ciertos microorganismos y generalmente va acompañada de gases. SAPONIFICACION: proceso químico por el cual los esteres se desdoblan en ácidos y alcohol por acción del agua son acciones reversibles, muy lentas y en general catolizadas por ácidos minerales o por álcalis. SULFHIDRACION: Proceso de adicionar un reactivo que contenga sulfuro de hidrogeno. CAUSTIFICACION: Proceso unitario que implica al carbonato sódico con cal y la producción electrolítica de sosa cáustica con sal común produciendo hidróxido sódico. HIDROGENACION: Reacción química entre el hidrogeno molecular y un compuesto orgánico en presencia de catalizadores. PRECIPITACION: Aparición de una fase sólida en el seno de una disolución se produce cuando la concentración de poluto supera la máxima posible. ELECTROLISIS: Descomposición de sustancias que se encuentran disueltas o fundidas al paso de la corriente eléctrica. El proceso tiene lugar en una cuba electrolítica, de manera de que sobre el electrodos positivo y negativo se depositan los iones negativos y positivos respectivamente.
PROCESOS INDUSTRIALES ALGUNOS EJEMPLOS DE PROCESOS UNITARIOS SON: HALOGENACION: Consiste en insertar un átomo de cualquier halógeno en una cadena de compuesto orgánico por desplazamiento de una doble ligadura. POLIMERIZACION. - Es el proceso en el cual se forman productos de alto peso molecular a partir de materias primas de bajo peso molecular. REDUCCION. - Proceso químico caracterizado por la aceptación de electrones por parte de una molécula, átomo-ion. SULFONACION. - Introducción del radical sulfurilo en un compuesto orgánico. NITRACION. - Introducción del radical nitro (NO ) en un compuesto orgánico, formado por nitrocompuestos. ALQUILACION. - Introducción de una cadena alifática en un compuesto cíclico por sustitución de hidrogeno por un radical alquino. DISOLUCION: Mezcla de dos o más componentes cuyas propiedades varían al ser modificadas sus proporciones.
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PROCESOS INDUSTRIALES MATERIAS PRIMAS Son aquellas extraídas de la naturaleza y que se transforma para elaborar materiales que más tarde se convertirán en bienes de consumo.
PROCESOS INDUSTRIALES MATERIALES: Los materiales empleados en los procesos de manufactura: Metales (ferrosos y no ferrosos): son comúnmente aleaciones. Ejemplos: acero, hierro colado, aleaciones de aluminio, cobre, oro, plata, etc. Cerámicos: materiales tradicionales y modernos. La arcilla, los carburos y los nitruros. Los materiales cerámicos pueden dividirse, para propósitos de proceso, en: cerámicos cristalinos y vidrios.
PROCESOS INDUSTRIALES MATERIALES: Polímeros: se dividen en tres categorías: termoplásticos (polietileno, poliestireno, cloruro e polivinilo y nylon), termofijos (resinas, bakelita, lucita) y elastómeros (caucho, siliconas y el poliuretano). Compuestos: naturales como la madera o el algodón, y sintéticos como la fibra de vidrio, el Kevlar, y los carburos de tungsteno.
PROCESOS INDUSTRIALES MAQUINAS Molinos Despulpadoras Tornos Fresadoras Bandas transportadoras Calderas Tolvas Silos
PROCESOS INDUSTRIALES PROCESOS
PROCESOS INDUSTRIALES
PROCESOS INDUSTRIALES DEFINICIONES: Sistema: conjunto de componentes que actúan de manera conjunta a fin de cumplir con cierto(s) objetivo(s). Aplica a aspectos físicos, fenómenos dinámicos abstractos de la economía, biología, antropología, etc. Proceso: Secuencia de operaciones químicas, físicas o biológicas, entre otros que son necesarias para la transformación, el transporte y el almacenamiento de materiales o energía. Frontera del sistema: Delimita hasta donde una unidad o parte pertenece o no al sistema objeto de estudio. Entorno: Toda parte o componente que no pertenece al sistema en estudio (que está fuera de la frontera del sistema). Sistema abierto: Se transfiere materia por la frontera del sistema; entra materia del entorno al sistema o sale materia del sistema hacia el entorno, o ambas cosas. Sistema cerrado: cuando no tiene lugar una transferencia semejante de materia, durante el intervalo de tiempo en el que se estudia el sistema.
PROCESOS INDUSTRIALES Etapa del proceso: Parte del proceso con cierta autonomía. Consta de una o varias operaciones básicas. Operación básica: La operación más simple de un proceso según la teoría de la tecnología de los procesos. Fábrica: Sistema de complejos industriales con su infraestructura asociada que están en un lugar. Complejo industrial: Número de plantas de proceso que realizan tratamientos independientes o interconectados con sus edificios asociados. Planta de proceso: Conjunto de medios y estructuras necesarios para la realización de un proceso. Sección de planta, unidad: parte de una planta de proceso que puede, aunque sea ocasionalmente, funcionar independientemente de las otras partes. Equipamiento: elementos de una planta, como pueden ser depósitos, intercambiadores de calor, bombas, compresores.
PROCESOS INDUSTRIALES Técnica operacional:
La constituyen las operaciones efectuadas en un orden lógico para la obtención del o los productos.
Planta química productiva:
Es el área de la fábrica donde se llevan a cabo los procesos físicos, fisicoquímicos y químicos para transformar la materia prima en producto terminado.
Planta productiva:
En ésta se procesa la materia prima y se obtiene el producto final en una producción a gran escala, es decir la producción establecida para venta y distribución.
Producto: Es el bien o sustancia fabricado por la industria que se sujetará al análisis de control de calidad para su aceptación o rechazo. Si se acepta, éste recibe el nombre de producto final o producto terminado.
PROCESOS INDUSTRIALES Materias primas: Este término se utiliza para denominar a todas aquellas sustancias que, de forma directa o indirecta, constituyen el producto terminado. Las materias primas pueden ser clasificadas en: a) Materias primas derivadas del carbono: Caen dentro de esta categoría también a todos los derivados del petróleo que se utilicen en el proceso de producción; por ejemplo: benceno, tolueno, alcohol etílico, etcétera. b) Materias primas de origen animal: Son productos derivados de origen animal, como el cuero que se utiliza para la producción de la gelatina, la grasa para la obtención de jabones, las cerdas (pelo) de los animales para elaborar brochas, pinceles, etcétera. c) Materias primas de origen vegetal: Son productos de origen vegetal, como ceras, aceites, resinas, etc.; los propios vegetales, como la caña de azúcar; las raíces como el barbasco; la piel de las frutas, como la de ciruela, la cual por sus altos contenidos de pectina permite que los alimentos a los cuales se adiciona tengan una consistencia gelatinosa, como por ejemplo en las jaleas, etcétera.
PROCESOS INDUSTRIALES Subproducto:
Este término se utiliza para nombrar a los productos secundarios que son parte de las materias primas, degradadas o transformadas, que no tienen las características del producto final. Algunos de estos subproductos son recirculados a la planta productiva, otros, en ocasiones, son aprovechados directamente o bien pasan a la planta piloto para obtener otros productos de mayor rendimiento económico.
Producto recuperado: Es el producto que inicialmente no cumplió con los estándares de calidad y es reprocesado para elevar su calidad y así ser aceptado por el laboratorio de control de calidad.
Subproducto recuperado:
Es el subproducto que ha sufrido una transformación en la planta piloto; por ejemplo, la recuperación de progesterona en las aguas madre de la cristalización durante la producción de la hormona sintética, la obtención de las esencias de las frutas obtenidas de la cáscara de las mismas, etcétera.
PROCESOS INDUSTRIALES Planta piloto:
La planta piloto es el área de la empresa industrial que está constituida por instalaciones y equipo de menor capacidad que la planta productiva. Su principal característica es que es versátil con el fin de modificar, en un momento dado, la técnica operacional. Las funciones de una planta piloto al interior de una industria son: probar nuevas técnicas desarrolladas en el laboratorio de I&D para poder adaptarlas a la producción final, con el escalonamiento adecuado; recuperar los subproductos y los productos rechazados y tratar químicamente los desechos industriales para neutralizar su nocividad y así evitar el deterioro del medio, etc. Cuando la planta piloto cumple satisfactoriamente con estas funciones, se puede decir que ésta produce una utilidad en el proceso productivo y un aumento de eficiencia del mismo.
PROCESOS INDUSTRIALES Desecho industrial:
Es toda sustancia que sale de la industria y que no es económicamente aprovechada ni de utilidad para la planta productiva, aunque sí puede ser útil en otra industria. Los desechos industriales son muy variados, por ejemplo: las emisiones de humo de la chimenea, las aguas residuales de los drenajes y los residuos que produce una planta química productiva (algunos de estos residuos químicos pueden ser peligrosos para el medio ambiente, por lo que el laboratorio de investigación deberá estar encargado de investigar la manera de eliminarlos sin producir daños al medio ambiente; una vez que se dictamina la mejor manera de eliminarlos, corresponde a la planta piloto aplicar la técnica correspondiente para tratarlos y desecharlos en una forma segura y confiable). En la actualidad, casi todas las plantas industriales cuentan con una planta tratadora de aguas de desecho debido a que la contaminación del medio ambiente preocupa a todos, pero en especial a las autoridades encargadas de minimizar los impactos ambientales de las diferentes industrias.
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PROCESOS INDUSTRIALES Un diagrama de flujo se utiliza cuando: Se requiere conocer o mostrar de forma global un proceso. Se necesita una guía que permita un análisis sistemática de un proceso. Se necesita tener conocimiento básico común a un grupo de personas.
Los diagramas de flujo de clasifican en dos tipos: De acuerdo con la cantidad de información suministrada a. Diagrama de flujo cualitativo b. Diagrama de flujo cuantitativo c. Diagrama de flujo combinado De acuerdo con la profundidad de la información suministrada a. Diagrama Elemental b. Diagrama simbólico general c. Diagrama simbólico especifico
PROCESOS INDUSTRIALES DIAGRAMAS DE FLUJO DE PLANTAS DE PROCESO SEGÚN NORMA ISO 10628 Diagrama de flujo de plantas de proceso: Diagrama que representa el modo de explotación, la configuración y el funcionamiento de una planta de proceso o de una sección de planta (unidad). − los diagramas de bloques. − los diagramas de proceso. − los diagramas de tuberías e instrumentación. Variable de un proceso: Magnitud física que caracteriza una operación de un proceso. Por ejemplo, las temperaturas, presiones, volúmenes y velocidades de flujo son variables de un proceso.
PROCESOS INDUSTRIALES Diagrama de Flujo de Proceso Es una representación esquemática de un proceso que permite: Representan en forma gráfica la secuencia que siguen las operaciones de un determinado procedimiento y/o el recorrido de las formas o los materiales. En condiciones de operación normal. Control básico. Indica los efluentes (líquidos, gases o sólidos) emanados del proceso y su disposición. Incluye el balance de masa. Información para el diseño y especificación de equipos. Sirve de guía para desarrollar el Diagrama de Tubería e Instrumentación. Herramienta fundamental para la elaboración de procedimientos. Muestran las unidades administrativas (procedimiento general). Los puestos que intervienen (procedimiento detallado) para cada operación.
PROCESOS INDUSTRIALES REGLAS PARA REALIZAR UN DIAGRAMA La información debe representarse: • Ordenada. • Jerarquizada. • No es necesario que tenga relación con su ubicación espacial en la planta. Sin embargo, en los de proceso y tuberías e instrumentación, “... las instalaciones que van a estar en el nivel más alto de la unidad deben representarse en la parte superior del dibujo y las que ocupen el nivel más bajo en la parte inferior ...” • No representa las dimensiones reales de los objetos. • Cuando sea necesario representar instrumentos de control o medición, “ ... los símbolos gráficos de las funciones de medición y control de los procesos para los equipos y las tuberías así como las propias tuberías y de las válvulas deben colocarse en la posición lógica de acuerdo a la función que desempeñen”.
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PROCESOS INDUSTRIALES TIPOS DE DIAGRAMAS DE PROCESO Diagramas de Flujo en Bloque Diagramas de Flujo de Proceso en bloque Diagramas de Flujo de Planta en bloque
Diagramas de Flujo de Proceso Diagramas de TuberÃas e Instrumentos
PROCESOS INDUSTRIALES EL DIAGRAMA DE BLOQUES: Representa un proceso o una planta de proceso de una manera simple por medio de recuadros rectangulares con las inscripciones pertinentes, unidos por líneas Los rectángulos pueden representar: − procesos; − etapas de un proceso; − operaciones básicas; − plantas o grupos de plantas de proceso; − secciones, unidades, partes de la instalación/talleres; − equipamientos. Las líneas de flujo pueden representar los flujos de materiales o energía
CONVENCIONES Y FORMATO RECOMENDADO PROCESOS INDUSTRIALES 1. Las operaciones se muestran mediante bloques
2. La mayoría de las líneas de flujo se representan con flechas que van en dirección del flujo 3. La dirección del flujo es de izquierda a derecha mientras sea posible
4. Las corrientes ligeras (gases) van por el tope mientras que las corrientes pesadas (líquidos y sólidos) van por el fondo 5. Se suministra únicamente información crítica del proceso 6. Si las líneas se cruzan, la línea horizontal es continua y la vertical se corta
DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUE PARA LA PROCESOS INDUSTRIALES PRODUCCIÓN DE BENCENO Mezcla de Gases Tolueno
(2610 Kg/h)
(1000 Kg/h)
SEPARADOR DE GAS
REACTOR
Hidrógeno
(820 Kg/h)
Benceno (8210 Kg/h)
Conversión 75% Tolueno
Mezcla de Líquidos Tolueno
C7H8 + H2
C6H6 + CH4
PROCESOS INDUSTRIALES Información básica: a) la denominación de los recuadros; b) la denominación de los flujos de entrada y de salida de materiales y energía; c) los sentidos de los flujos principales entre los recuadros. Información complementaria: a) la denominación de los flujos principales entre los recuadros; b) el caudal de los flujos de entrada y salida de materiales; c) el caudal de los flujos de entrada y salida de energía; d) el caudal de los flujos principales entre recuadros; e) las condiciones de funcionamiento características.
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Diagrama de bloques con informaciรณn bรกsica
Diagrama de bloques con informaciรณn bรกsica y complementaria
PROCESOS INDUSTRIALES DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO El diagrama de flujo de proceso representa un proceso o una planta de proceso por medio de símbolos gráficos unidos mediante líneas. Los símbolos gráficos representan los equipos y las líneas representan los flujos de masa o energía o los transportes de energía. Información básica: a) tipos de equipos necesarios para realizar el proceso, exceptuando las transmisiones; b) denominación de referencia de los equipos, exceptuando las transmisiones; c) recorrido y sentido de los flujos de entrada y salida de materiales y energía; d) denominación y caudal de los flujos de entrada y salida de materiales; e) denominación de los flujos de energía o transportes de energía; f) condiciones de funcionamiento características.
PROCESOS INDUSTRIALES DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO Información complementaria: a) Denominación de los flujos y caudales de los fluidos del proceso entre etapas del proceso; b) los caudales de los flujos o cantidades de energía o de transporte de energía; c) las válvulas esenciales en la posición lógica del proceso respecto a su función; d) las exigencias funcionales de medición y control del proceso, en los puntos esenciales; e) las condiciones de funcionamiento complementarias; f) la denominación y las características de los equipos, indicándolo sobre el dibujo o en listas aparte; g) la denominación y las características de las transmisiones, indicándolo sobre el dibujo en listas aparte; h) las alturas de las plataformas y la posición vertical relativa aproximada de los equipos.
INFORMACIÓN DE UN PFD PROCESOSDENTRO INDUSTRIALES Un PFD de tipo comercial contiene las siguiente información: 1. Todos
los equipos principales en el proceso se presentarán en el diagrama con una descripción de este. Cada equipo tendrá asignado un número único y un nombre descriptivo
2. Las
corrientes de flujo de proceso están representadas por un número. Se incluye una descripción de las condiciones de proceso y la composición química de cada corriente. Estos datos se presentan directamente en el PFD o se incluyen en una tabla adicional
3. Se
muestran todas las corrientes de servicios que se suministran a los equipos principales o que brindan una función en el proceso
4. Lazos
de control básicos, que ilustren la estrategia de control usada para que el proceso opere dentro de condiciones normales.
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO PARA LA PROCESOS INDUSTRIALES PRODUCCIÓN DE BENCENO V-101 Tambor almacenador de Tolueno
P-101A/B Bomba para alimentación de Tolueno
E-101 Precalentador de la alimentación
H-101 Calentador de la alimentación
R-101 Reactor
C-101A/B Compresor del Gas de Reciclo
E-102 Enfriador del efluente del Reactor
V-102 Separador de fase de Alta Presión
Gas Combustible Productos de combustión
Tolueno
Hidrógeno
Aire
Gas Benceno
V-103 Separador de fase de Baja Presión
E-103 Calentador de la alimentación a la Torre
E-106
T-101
E-104
Rehervidor de Benceno
Torre de Benceno
Condensador de Benceno
V-104 Tanque de Reflujo
P-102A/B
E-105
Bomba del Reflujo
Enfriador del Producto
PROCESOS INDUSTRIALES
PROCESOS INDUSTRIALES
SÍMBOLOS MÁS UTILIZADOS EN UN PFD PROCESOS INDUSTRIALES
Intercambiadores de Calor Torres
Bombas, Turbinas y Compresores
Quemadores
Reactores
Vasijas
Tanques de almacenamiento
Entrada del Proceso
Válvula
Salida del Proceso
Válvula de Control
Número de Corriente
Válvula de Globo
Bandera de Instrumento
CONVENCIONES UTILIZADAS PARA LOS EQUIPOS
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XX - YZZ
XX - Letras de identificación para cada equipo
C - Compresor o Turbina E - Intercambiador de Calor H - Quemador P - Bomba R - Reactor T - Torres TK - Tanque de Almacenamiento V - Vasija
Número
Nombre Área
Y- Hace referencia a un área dentro de la planta ZZ - Número asignado para cada ítem dentro de una clase de equipo
C - 501 Compresor
A/B - Simboliza unidades que trabajan en paralelo o de repuesto que no se muestran en el PFD
Área de la Planta
Número de equipo en la sección
Información Adicional Descripciones adicionales de cada equipo ubicadas en la parte superior del PFD
CONVENCIONES PARA IDENTIFICAR PROCESOS Y PROCESOS INDUSTRIALES CORRIENTES DE SERVICIO Corrientes de Proceso -
Los diamantes se ubican en las líneas de flujo Los números de identificación (únicos para cada corriente) están dentro de los diamantes La dirección del flujo se muestra con flechas en las líneas de flujo
Corrientes de Servicios lps - Vapor de Baja Presión (3-5 barg)* mps - Vapor de Mediana Presión (10-15 barg)* hps - Vapor de Alta Presión (40-50 barg)* htm - Medio de Transferencia de Calor (orgánico) a 400ºC cw - Agua de Enfriamiento: de una torre de enframiento a 30ºC regresa <45ºC rw - Agua Refrigerada a 5ºC regresa <15ºC wr - Agua de Río: del río a 25ºC regresa <35ºC
rb - Agua de Mar Refrigerada a -45ºC regresa <0ºC cs - Agua Residual con Químicos con alto COD ss - Agua Residual Sanitaria con alto BOD el - Calor Eléctrico (220,440,660V) ng - Gas Natural fg - Gas Combustible fo - Aceite Combustible fw - Agua Contra Incendios
* Las presiones son fijas durante las etapas preliminares de diseño y los valores típicos pueden variar dentro de los rangos mostrados
INFORMACIÓN SUMINISTRADA PROCESOS INDUSTRIALES EN UN RESUMEN DE FLUJO INFORMACIÓN ESCENCIAL
INFORMACIÓN OPCIONAL
- Número de Corriente
- Fracción Molar del Componente
- Temperatura (ºC)
- Fracción Másica del Componente
- Presión (bar)
- Flujo Volumétrico (m3/h)
- Fracción de Vapor
- Propiedades Físicas Densidad Viscosidad
- Flujo Másico Total (Kg/h)
- Flujo Molar Total (Kmol/h) - Flujo Individual de cada componente (Kmol/h)
- Datos Termodinámicos Capacidades Calóricas Entalpía de la Corriente
- Nombre de la Corriente
INFORMACIÃ&#x201C;N SUMINISTRADA PROCESOS INDUSTRIALES EN UN RESUMEN DE FLUJO
PROCESOS INDUSTRIALES DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS PARA PDF Y PIDs TORRES
Tamaño (altura y diámetro), presión y temperatura, número y tipo de platos, altura y tipo de empaques, Material de construcción Tipo: Gas-Gas, Gas-Líq, Líq-Líq, condensador, vaporizador
INTERCAMBIADORES DE CALOR
Proceso, área, temperatura y presión de ambas corrientes,No de Coraza y paso en los tubos, material de construcción (Tubo y Coraza)
VASIJAS
Altura, diámetro, orientación, presión, temperatura y material de construcción
BOMBAS
Flujo, presión de descarga, temperatura, Material de construcción
COMPRESORES
Flujo en la entrada, temperatura, presión, material de construcción
CALENTADORES (QUEMADORES)
Tipo, presión y temperatura de los tubos, combustible y material de construcción
PROCESOS INDUSTRIALES DIAGRAMA DE TUBERÍAS E INSTRUMENTACIÓN (T & I) O DIAGRAMA DETALLADO El diagrama de tuberías e instrumentación (T & I), basado en el diagrama de flujo de proceso, representa la realización técnica de un proceso con la ayuda de símbolos gráficos para los equipos y las tuberías junto con los símbolos gráficos que representan las funciones de medición y control de los procesos . El diagrama de flujo detallado es un tipo particular de diagrama de tuberías e instrumentación. Representa de manera esquemática los circuitos de fluidos auxiliares en el interior de una planta de proceso con todas las tuberías y otros medios utilizados para transportar, distribuir y recoger los fluidos auxiliares. Los equipos de tratamiento de estos fluidos pueden representarse por medio de casillas con una inscripción (por ejemplo, el numero de identificación) y con las conexiones utilizadas.
PROCESOS INDUSTRIALES Información básica: a) Función o tipo de equipo, incluidas las transmisiones, los transportadores, así como los repuestos instalados; b) El número de identificación de los equipos, incluidas las transmisiones, los transportadores y piezas de repuesto instaladas; c) Características básicas de los equipos; si fuera necesario, en listas aparte; d) Indicación del diámetro nominal, la presión nominal, el material o el tipo de tubería, por ejemplo, número, clase o número de identificación; e) Detalle de los equipos, las tuberías, las válvulas y los conectores y del aislamiento térmico; f) Funciones de medición y control de los procesos con sus números de identificación; g) Características de las transmisiones; si fuera necesario, en listas aparte.
PROCESOS INDUSTRIALES Información complementaria: a) Denominación de los caudales de los flujos o las cantidades de energía o de transporte de energía; b) Trayectos y sentidos de los flujos de energía o transportes de energía; c) Tipos de elementos y sensores esenciales; d) Materiales de construcción esenciales para los equipos; e) Altura de las plataformas y posición vertical relativa aproximada de los equipos; f) Designación de referencia de las válvulas y los conectores; g) Denominación de los equipos.
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¿QUÉ SE EXCLUYE DE UN DIAGRAMA PROCESOS INDUSTRIALES DE TUBERÍAS E INSTRUMENTOS? 1. Condiciones de operación -
Temperatura Presión
2. Flujo de las corrientes 3. Ubicación de los equipos 4. Ruta de las tuberías -
Longitud de la tubería Tuberías apropiadas
5. Soportes, estructuras y cimientos de un PID
CONVENCIONES EN LA CONSTRUCCIÃ&#x201C;N PROCESOS INDUSTRIALES DE UN P&ID
P&ID PARA LA DESTILACIÓN DE BENCENO EN PROCESOS INDUSTRIALES LA HIDRODEALQUILACIÓN DEL TOLUENO Cas Combustible
Benceno
Tolueno
CONVENCIONES UTILIZADAS PARA PROCESOS INDUSTRIALES IDENTIFICAR LOS INSTRUMENTOS EN UN P&ID
PROCESOS INDUSTRIALES
PROCESOS INDUSTRIALES Procesos físicos:
Son las operaciones mecánicas que se efectúan a las materias primas, las cuales cambian su estado físico, pero no alteran sus propiedades químicas. También son llamadas operaciones unitarias; las cuales pueden ser de diferentes tipos: de separación de mezclas de almacenamiento de reducción de tamaño de sólidos; de transporte de formación de mezclas algunos ejemplos pueden ser la filtración, que es la operación unitaria que permite la separación de mezclas heterogéneas de un sólido no disuelto y un líquido a través de una malla o un medio filtrante (por ejemplo, al filtrar el jugo de naranja en el colador quedan atrapadas las semillas y en el recipiente el jugo que logra pasar la malla del colador), en esta operación unitaria es claro que las sustancias no cambian sus propiedades al momento que se separan.
PROCESOS INDUSTRIALES Procesos químicos:
Son transformaciones en las que intervienen una o más reacciones químicas de las materias primas; en este tipo de procesos cambian las propiedades físicas y químicas de las sustancias. A éstos también se les conoce con el nombre de procesos unitarios. Algunos ejemplos de procesos químicos son:
Fermentación, Hidrogenación, Hidrólisis,
Saponificación, Combustión y Calcinación, entre otros.
En este tipo de procesos existe una transformación de las materias primas y se cumple la primera ley de la materia que dice: “La materia, como la energía del universo, no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. De la fermentación de la glucosa contenida en el azúcar, por ejemplo, se obtiene el alcohol etílico y de la reacción entre la sosa y el aceite de coco se obtiene el jabón.
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PROCESOS INDUSTRIALES Procesos fisicoquímicos:
Son las operaciones combinadas de manipulaciones físicas y reacciones químicas; por ejemplo, la electrólisis de una sal fundida. En este tipo de procesos existe un cambio de estado y un cambio de las propiedades químicas.
PROCESOS INDUSTRIALES VARIABLES DE PROCESO EN LOS BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA Propiedades extensivas. Dependen de la cantidad de materia (masa, volumen). Su valor total es la suma de los valores correspondientes a las partes en que puede dividirse arbitrariamente el sistema, un ejemplo es el calor específico que es la energía necesaria para incrementar en una unidad de temperatura una cantidad de sustancia; por ejemplo, la cantidad de calor necesaria para que una sustancia cambie del estado líquido al estado gaseoso; de esta forma, si se utilizan 2 g de sustancia, el calor será el doble que si se vaporiza 1 g de la misma, mientras que si se determina el calor requerido para evaporar la mitad de un gramo, éste será la mitad del calor requerido para evaporar 1 g, y así sucesivamente se aumentará o disminuirá la cantidad de calor respecto a la cantidad de materia que se tenga en estudio.
PROCESOS INDUSTRIALES VARIABLES DE PROCESO EN LOS BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA Propiedades intensivas. Éstas no dependen de la cantidad de materia, por tanto, representan las características de las sustancias presentes, independientemente de su cantidad. Éste es el caso del índice de refracción, la viscosidad, la densidad y la tensión superficial, entre otras; por ejemplo, cuando es necesario medir la viscosidad de la miel no se requiere medirla en toda la miel, basta con hacerlo en una muestra significativa para conocer la resistencia que tiene la sustancia a fluir, que es como se define la viscosidad. De esta manera, es posible distinguir que no importa la cantidad de sustancia que tomemos para el estudio de esta propiedad, ésta no cambia a menos que se cambien sus variables de estado (es decir, cuando se aumenta la temperatura, la viscosidad baja y cuando se disminuye la temperatura la viscosidad aumenta).
PROCESOS INDUSTRIALES Las variables de estado como la presión, la temperatura, la concentración, etc., controlan el proceso, limitándolo a estándares establecidos con anterioridad. Los instrumentos utilizados para controlar estas variables, ya sea en forma manual o automática, permiten que el proceso productivo se desarrolle de forma correcta y eficiente. Durante el proceso se ajustan las propiedades intensivas y las variables de estado en el sistema para obtener el producto deseado, con la calidad requerida por el área de control de calidad, de tal forma que cuando llegue al mercado el consumidor final lo acepte y compre con regularidad.
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