JORGE LUIS PIÑERES
INGENIERIA QUIMICA
UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO
BIENVENIDOS A DISEÑO Y ANALISIS DE PROCESOS
PARADIGMAS EN LA EDUCACIÓN
PARADIGMAS EN LA EDUCACIÓN
APRENDIZAJE BASADO EN TEMAS
APRENDIZAJE BASADO EN PROBLEMAS
OPCIONES DE APRENDIZAJE
APRENDIZAJE COOPERATIVO
APRENDIZAJE COOPERATIVO
La cooperación consiste en un aprendizaje en común. Para este tipo de aprendizaje se requiere las siguientes condiciones: • Promover y utilizar las interacciones frente a frente.
• Participación y responsabilidad individual, (metas del grupo).
• Habilidades interpersonales y de grupos pequeños. • Evaluación del grupo.
• Interdependencia positiva.
METODO HEURÍSTICO PARA LA SOLUCION DE PROBLEMAS
PROCESO QUÍMICO
Sistema formado por equipos, conectados en forma organizada, que permiten transformaciones físicas y químicas, dando lugar a un producto de deseado.
PROCESO QUÍMICO
Diseño
Insumos
Materias primas Productos
Proceso
• Condiciones de operación estacionarias
• Gran escala de Producción • Cada equipo realiza una
operación o función específica
• Funcionamiento intermitente • Ciclo de operación • Pequeña escala de producción • Plantas flexibles, multiproducto
y multipropósito • Grandes tiempos de
procesamientos o residencia • Reacciones lentas. Flujos
pequeños • Productos que ensucian,
incrustan o corroen los equipos
PROCESO CONTINUO PROCESO DISCONTINUO
• Calidad del producto constante • Velocidad de producción
constante • Alta automatización • Poca mano de obra
• Productos de calidad variable • Velocidad de producción
variable • Mucha mano de obra • Productos de alto valor y
calidad • Procedimientos de síntesis
complejos • Condiciones de control muy
estrictas
PROCESO CONTINUO PROCESO DISCONTINUO
Calor Separador Reactor Alimento Producto
Calor Reactor
Separador Alimento
Producto
PROCESO CONTINUO
PROCESO DISCONTINUO
Materias Primas
Reacciones Químicas
Productos
Operaciones físicas de
acondicionamiento
Operaciones físicas de
separación
ETAPAS EN UNA PLANTA QUIMICA
DISEÑO DE UNA PLANTA QUIMICA
El diseño de una planta química presenta las siguientes etapas:
• Inicio
• Evaluación económica y mercadeo
• Desarrollo de los datos necesario para el diseño final
• Evaluación económica final
• Ingeniería de detalles
• Obtención
• Montaje
• Arranque y pruebas
• Producción
Planta
de procesos Químicos
Red de
Intercambiadores de Calor
Plantas de servicios Calderas, turbinas Aire comprimido
Oxigeno, vacío
Materias
Primas
Insumos
Productos
Electricidad Suministros y Servicios
Agua
Combustibles
Aire
Corrientes frías
Corrientes calientes
Servicio de calentamiento
Servicio de enfriamiento
PROCESO QUÍMICO GLOBAL
Preparación Purificación
Separación Purificación
Reacción
MP Insumos Insumos Producto
Subproductos Subproductos
Tratamiento Efluentes
Efluente Limpio
Productos Secundarios
ESTRUCTURA GENERAL DE UN PROCESO PRODUCTIVO
Alimentación Producto
PROCESO PRODUCTIVO
Reciclo Purga
Subproductos
Insumos
ESTRUCTURA DE ENTRADA Y DE SALIDA DEL DIAGRAMA DE FLUJOS
Hidrogeno
Metano
Tolueno
Benceno (Producto)
Difenil (Producto)
Hidrogeno , Metano
Tolueno no reaccionado
PROCESO
PROCESO, ENTRADAS Y SALIDAS
• Diagrama de bloques ( BFD )
• Diagrama de Flujo de Procesos ( PFD )
• Diagrama de Cañerías e Instrumentación ( P&ID )
• Diagrama Isométricos ( cañerías y equipos )
REPRESENTACIONES DE UN PROCESO
Estequiometria
Condiciones preliminares del proceso
Balance de materia
Balances de materia y energía+ Especificaciones de equipos
Información mecánica & instrumentación
Diagrama de entrada y salidas
Diagrama de flujo genérico
Diagrama de instrumentación y tubería (PID)
Diagrama de flujo (BFD)
Diagrama de flujo de procesos (PFD)
INFORMACIÓN DIAGRAMAS DE FLUJO
SECUENCIA DE DISEÑO DE PROCESOS
Diagrama de flujo (BFD)
Diagrama de flujo de proceso (PFD)
Diagrama de instrumentación y tuberias (P&ID)
DIAGRAMA DE FLUJO
• Dar una visión general clara de un proceso.
• Cada bloque representa una función de proceso, que en realidad puede consistir en varias piezas de equipo.
• Es útil para conceptualizar nuevos procesos.
• A menudo se utiliza como punto de PFD.
• Formato y convenciones que figuran en la página 8 de Turton, et al.
CONVENCIONES PARA LOS DIAGRAMAS DE BLOQUES
• Cada operación se representa por un bloque
• Las corrientes de flujo principal se representan por líneas flechadas en la dirección del flujo
• Los flujos van desde la izquierda a la derecha del diagrama
• Las corrientes gaseosas se incluyen en la parte superior del diagrama, y los líquidos o sólidos hacia la parte inferior separados por la densidad
• Se incluye la información crítica para entender el proceso
• Si las líneas se cruzan, las horizontales se mantienen y las verticales se cortan
• Se incluye un balance de masas y energía simplificado en forma de una tabla
DIAGRAMA DE FLUJO
CONVENCIONES PARA LOS DIAGRAMAS DE FLUJOS DE PROCESOS
• Se representan todos los equipos junto con su descripción. Cada equipo tiene un número y un nombre
• Todas las corrientes de proceso tienen un número. Se debe incluir una descripción de las condiciones (temperatura, presión), flujos y composición química ya sea en el diagrama o en una tabla adjunta.
• Se deben representar todas las corrientes de servicios (vapor, aire, calefacción, etc.) que se alimentan a cada producto de alimentación.
• Se deben representar los lazos de control básicos que aseguran la estabilidad de las condiciones del proceso durante la operación normal.
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS
DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIÓN Y TUBERIA (P&ID)
• P&ID, representan el último paso en el diseño de proceso.
• Requiere que los diagramas de flujo del proceso (PFD) estén completos.
• P&ID es un documento clave para la construcción y operación de una instalación.
• Es una fuente de información para las listas de instrumentos, listas de equipos y de tuberías.
• Utilizado con frecuencia durante el HAZOP, puesta en marcha, operación de mantenimiento de rutina, entre otros.
• Un proceso no puede ser adecuadamente diseñado sin el debido P&ID.
IMPORTANCIA DEL P&ID
El P&ID es la última etapa del proceso de diseño y sirve de guía a los que será responsable del diseño final y la construcción.
Con base en el P&ID:
• Los ingenieros mecánicos y civiles diseñan e instalar piezas de equipo.
• Los ingenieros de instrumentos especificaran, instalaran y verificaran los sistemas de control.
• Los ingenieros del proyecto desarrollarán programaciones de la planta y la construcción.
CONVENCIONES PARA LA IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS
• C : Compresoras
• E : Intercambiadores de calor
• H : Calentadores a llama
• P : Bombas
• R : Reactores
• T : Columnas
• TK : Estanques de almacenamiento
• V : Estanque de proceso
NUMERACIÓN DE LOS EQUIPOS
• P – 101 A/B identifica una bomba
• P – 101 A/B identifica que la bomba está ubicada en el área N°1 de la planta
• P – 101 A/B identifica que la bomba es la número 01 de las n existentes en la planta
• P – 101 A/B identifica que hay 2 bombas idénticas, una de respaldo (backup)
Como mínimo
• Número de la corriente
• Temperatura (°C)
• Presión (bar)
• Fracción vapor
• Flujo total másico (Kg/h)
• Flujo molar total (Kmol/h)
• Flujo molar para cada componente (Kmol/h)
Muchas veces , además. • Fracciones molares de los
componentes • Fracciones másicas de los
componentes • Flujo volumétrico • Propiedades físicas (densidad,
viscosidad) • Datos termodinámicos (calor
específico, entalpia) • Nombre de la corriente
INFORMACIÓN PARA LAS CORRIENTES DE FLUJO