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JORGE LUIS PIÑERES
INGENIERIA QUIMICA
UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO
BIENVENIDOS A DISEÑO Y ANALISIS DE PROCESOS
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PARADIGMAS EN LA EDUCACIÓN
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PARADIGMAS EN LA EDUCACIÓN
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APRENDIZAJE BASADO EN TEMAS
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APRENDIZAJE BASADO EN PROBLEMAS
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OPCIONES DE APRENDIZAJE
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APRENDIZAJE COOPERATIVO
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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.
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METODO HEURÍSTICO PARA LA SOLUCION DE PROBLEMAS
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PROCESO QUÍMICO
Sistema formado por equipos, conectados en forma organizada, que permiten transformaciones físicas y químicas, dando lugar a un producto de deseado.
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PROCESO QUÍMICO
Diseño
Insumos
Materias primas Productos
Proceso
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• 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
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• 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
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Calor Separador Reactor Alimento Producto
Calor Reactor
Separador Alimento
Producto
PROCESO CONTINUO
PROCESO DISCONTINUO
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Materias Primas
Reacciones Químicas
Productos
Operaciones físicas de
acondicionamiento
Operaciones físicas de
separación
ETAPAS EN UNA PLANTA QUIMICA
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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
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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
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Preparación Purificación
Separación Purificación
Reacción
MP Insumos Insumos Producto
Subproductos Subproductos
Tratamiento Efluentes
Efluente Limpio
Productos Secundarios
ESTRUCTURA GENERAL DE UN PROCESO PRODUCTIVO
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Alimentación Producto
PROCESO PRODUCTIVO
Reciclo Purga
Subproductos
Insumos
ESTRUCTURA DE ENTRADA Y DE SALIDA DEL DIAGRAMA DE FLUJOS
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Hidrogeno
Metano
Tolueno
Benceno (Producto)
Difenil (Producto)
Hidrogeno , Metano
Tolueno no reaccionado
PROCESO
PROCESO, ENTRADAS Y SALIDAS
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• 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
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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
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SECUENCIA DE DISEÑO DE PROCESOS
Diagrama de flujo (BFD)
Diagrama de flujo de proceso (PFD)
Diagrama de instrumentación y tuberias (P&ID)
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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.
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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
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DIAGRAMA DE FLUJO
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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.
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DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS
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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.
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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.
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![Page 35: Diseño de Procesos Clase 1](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022051001/563dbbc2550346aa9ab0090b/html5/thumbnails/35.jpg)
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
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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)
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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