FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Asignatura: PROCESOS II Sesión 1: 1. Conceptos preliminares Docente: Ing. Quiroz Rodríguez Walter 1. Normas de convivencia en aula: Hora UNW 2. Presentación del docente Docente: Ing. Quiroz Rodríguez Walter E-mail: [email protected] Celular: 957 619 896 Formación profesional: Ingeniero Industrial Universidad Inca Garcilazo de la Vega Posgrado: Maestría en Dirección industriaL Doctorado en Administración de Empresas Universidad de Buenos Aires Universidad Católica Argentina Experiencia laboral: Compañía Proyectos & Amoblados. Compañía Medix-Natus s.a. Jefe de Planta Ingeniero supervisor de producción en el Area Mecánica. Ingeniero supervisor de producción Compañía Cerámica San Lorenzo. Experiencia docente: Docencia universitaria en Pregrado UTP, UCV. Otros: Instructor de AutoCAD 2004 2D-3D y Mechanical Desktop V6 Diversas organizaciones. Universidades. 3. Calendario de Actividades Académicas Participación: Los estudiantes de las Carreras Ingeniería Industrial. ACTIVIDADES SETIEM OCTUBR NOVIEMB BRE E RE PEX: SEMINARIOS Y TALLERES Presentación proyecto de EXPOTEC 2019 EXPOWORK – Feria de innovación y emprendimiento ( facultad ) CONGRESO INTERNACIONA DE INGENIERIA Inscripción sólo por el docente del curso: x x x x x DICIEMB RE 4. Presentación del Curso • Asignatura • PROCESOS 2 • Sumilla La experiencia curricular de Procesos Industriales II pertenece al área de especialidad. Es de naturaleza teórico-práctica y de carácter obligatorio, que permite al estudiante conocer los procesos relacionado con la transformación de las materias primas en un producto final nuevo con características físicas y químicas diferentes. Así mismo, conocerá procesos relacionados al cambio de la forma de materias primas para obtener un producto final distinto, es decir procesos que implican principalmente un cambio físico de las materias primas. Competencia Aplica técnicas de tratamiento de la materia prima e insumos y separación y purificación de productos finales demostrando responsabilidad, respeto y trabajo en equipo. 4. Presentación del Curso UNIDADES DIDACTICAS UNIDADES DIDACTICAS Primera Unidad: PRINCIPIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA EN PROCESOS PRODUCTIVOS INDUSTRIALES Segunda Unidad: COMPARA LOS DIVERSOS PROCESOS Y OPERACIONES UNITARIAS QUE PRESENTA UN PROCESO PRODUCTIVO INDUSTRIAL Tercera Unidad: ANALIZA Y DISEÑA UN PROCESO PRODUCTIVO, MEDIANTE SIMBOLOGÍA ESQUEMÁTICA DE INGENIERÍA 5. Trabajo de Fin de Curso Presentar un Informe academico aplicando: ANALIZA Y DISEÑA UN PROCESO PRODUCTIVO, MEDIANTE SIMBOLOGÍA ESQUEMÁTICA DE INGENIERÍA Participantes: 3 o 4 estudiantes Presentar Avances en Word y power point (s3 y s7). Entrega de Trabajo final en Word (impreso) Sustentación (s13 y 14). 5. Desarrollo de la primera sesión Primera Unidad: PRINCIPIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA EN PROCESOS PRODUCTIVOS INDUSTRIALES Capacidades: Explica los conceptos preliminares de ergonomía. Relaciona la ergonomía como parte de la seguridad y salud en el trabajo. SESIÓN TEMÁTICA Teoría de exponentes y logaritmos 1 Introducción a los procesos industriales. Clasificación de las industrias. Diferencia entre operaciones y procesos unitarios. 2 Sistema de Unidades Clasificación de las operaciones unitarias. Resolución de balances de materia y energía en estado estacionario. 3 Resolución de balances de materia y energía en estado no estacionario. 4 Servicios Industriales utilizados en la curtiembre. Equipos industriales utilizados en la curtiembre. Procesos en la etapa de ribera. Procesos en la etapa de curtiembre. Procesos en la etapa de acabado. Visita Técnica. 5 Desarrollo de casos industriales. Sesión 1: 1. Introducción a los procesos industriales. Clasificación de las industrias. Diferencia entre operaciones y procesos unitarios. Docente: Ing. Quiroz Rodríguez Walter Objetivos • Describir las etapas de un proceso industrial así como las operaciones y procesos unitarios. • Aplicar la secuencia de la operaciones en los procesos industriales. Interacción con los alumnos ¿Qué es un proceso industrial? ¿Qué diferencia hay entre una operación y un proceso unitario? Introducción En todo proceso operaciones y industrial procesos podemos unitarios encontrar dependiendo el tipo de producto a obtener. Así el número de operaciones físicas y químicas implicadas considerable en y un proceso químico puede ser muy según como se interconecten , el número de productos finales obtenidos podrá ser elevado y su naturaleza muy diversa. PROCESOS QUIMÍCOS INDUSTRIALES Ingeniería de Procesos Es una rama de la ingeniería con conocimientos en ciencia y tecnología, que se encarga del desarrollo, evaluación y diseño de procesos para obtener un producto de bien, con una ética empresarial que promueva la protección del ambiente la y seguridad industrial. ¿Qué hace el Ingeniero de Procesos? • Conoce herramientas de gestión. • Desarrolla, evalúa y diseña los procesos productivos. • Modifica los procesos industriales para lograr una mayor eficiencia, calidad, productividad y rentabilidad. ¿Qué hace un Ingeniero Industrial? • Realiza estudios de factibilidad, proyecta, dirige, implementa, opera y evalúa el proceso de producción. • Administra los recursos destinados a la producción de dichos bienes. • Planifica y organiza plantas industriales y plantas de transformación de recursos naturales en bienes y servicios y participa en el diseño de productos. Etapas de la Ingeniería de Procesos Evaluación y optimización económica Desarrollo del Proceso a.-Diseño del Producto b.-Análisis de la materia prima a.-Evaluación económica c.-Investigación y descripción de tecnología - Costo de producción producto - Costo de inst. de equipo d.-Análisis y selección de tecnología e.-Diseño del proceso tecnología seleccionada f.-Desarrollo de la tecnología de la b.-Optimización económica -Método de optimización -Balance óptimo de materia del d.- Evaluación y selección de Tecnología ASPECTOS Aspecto Técnico Aspecto Económico Aspecto Técnico 1 2 3 • Disponibilidad de materias primas, la procedencia de éstas. Así como la obtención de un producto final de excelente calidad. • Complejidad del proceso, manipulación de los equipos. • Utilizar un método de ponderación (escala de calificación) para calificar los factores que influyen en las tecnologías. Aspecto Económico • Se debe determinar el costo total de producción para cada tecnología. 1 • Determinar la rentabilidad de cada tecnología. 2 3 • Seleccionar la mejor alternativa económica de la tecnología. Clasificación de Equipos Equipos Principales Equipos Genéricos - -Son aquellos que son expresamente dimensionales -Se construyen bajo medida y condiciones particulares de diseño. Ejemplos: Reactores, Columnas de absorción, Destiladores, Evaporadores, Condensadores,Celdas de flotación,Secadores,Intercambiadores de calor ,etc. -Son aquellos equipos menores , las cuales se encuentran en tamaños comerciales . -No requieren dimensionados. ser Ejemplos: Bombas, Líneas de tuberías, ventiladores, Equipos eléctricos, Caldera, Sopladores, etc. PROCESO QUÍMICO Sucesión ordenada de operaciones físicas y/o químicas con los que se transforman unas sustancias en otras a escala industrial. En los Procesos Químicos se dan Operaciones y Procesos Unitarios. Etapas de los Procesos Químicos Todo proceso productivo en la industria consta generalmente de tres etapas: • Tratamientos físicos iniciales (tratamientos previos) Las materias primas se preparan y acondicionan para el proceso de reacción, a través de trituración, molienda, calentamiento, mezcla, etc. • Tratamientos químicos (procesos de reacción) Son un conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en un reactor y que transforman las materias primas en productos. • Tratamiento físicos finales (tratamientos posteriores) Por último, es necesario hacer una purificación y separación de los productos obtenidos. Las técnicas más empleadas son la destilación, extracción, cristalización, sedimentación y filtración. Esquema de un Proceso Químico Emisiones Alimentación Tratamiento previo Acondicionamiento Post-tratamiento Producto REACCIÓN REREREACCION (Conversión) (Operaciones Básicas) Separación Sub Producto Efluentes Recirculación Las Operaciones Unitarias: Son fenómenos físicos característicos que le ocurren a la materia en un proceso industrial. Ej.: Destilación, absorción, filtración , extracción, secado, etc. Los Procesos Unitarios: Son aquellos en los que ocurren transformaciones químicas. Ej.: Combustión, oxidación, nitración, polimerización, reducción, esterificación, hidrólisis, etc. Operaciones y Procesos Unitarios Operaciones Procesos Filtración Acidulación Disolución. Neutralización Decantación. Precipitación Evaporación. Sulfidración Molienda Saponificación Extracción Combustión Destilación Hidrogenación Secado Coagulación Símbolos usados para representar Equipos Representación de Procesos Diagramas de Proceso: -Son las representaciones gráficas de los procesos y sirve para enfocar e identificar el proceso durante la elaboración del proyecto. - Forman parte de la documentación del proceso. - Son herramientas de gran utilidad en la comprensión y cálculos de los balances de materia. - Tiene distintos niveles de detalle y punto de vista. Existen varios tipos de diagramas, que muestran diferentes niveles de complejidad e información: • Diagrama de Entrada - Salida • Diagrama de Flujo de Bloques (BFD) • Diagrama de Flujo de Proceso (PFD) • Diagrama de Tuberías e Instrumentos (P&ID) • Otros diagramas : Plano Unitario, Plano de Planta (Plot Plan), etc. Diagrama de Entrada – Salida ( Input – Output Diagram) • Todas las operaciones físicas y químicas involucradas en el proceso se representan con un único bloque. • Se utilizan flechas para representar las entradas y salidas de materiales. • Las materias primas entran por la izquierda y los productos salen por la derecha. • Pueden mostrarse velocidades de flujo o cantidad de las materias primas y productos. Diagrama de Entrada – Salida ( Input – Output Diagram) Ejemplo: Diagrama de Flujo de Bloques (Block Flow Diagram) • Cada operación o unidad de proceso se representa por un bloque. • Existen sólo cuatro tipos de unidades de proceso que se representan en los diagramas de bloque: Mezcladores, Reactores, Divisores y Separadores. • Las corrientes de flujo principal se representan por líneas flechadas en la dirección del flujo. • Las corrientes gaseosas se incluyen en la parte superior del diagrama, y los líquidos y sólidos hacia la parte inferior, separados por densidades. • Se debe incluir la información crítica para entender el proceso (conversión, rendimiento). Diagrama de Flujo de Bloques Ejemplo: El tolueno y el hidrógeno reaccionan para producir benceno y metano. La reacción no es completa, se requiere un exceso de tolueno. Los gases no condensables son separados y descargados. El benceno y el tolueno que no reaccionan son luego separados por destilación, después el tolueno es reciclado al reactor y el benceno sale en una corriente de salida. Diagrama de Flujo de Procesos (Process Flow Diagram) Este diagrama representa una etapa superior en cuanto a la información que aporta con respecto al diagrama de bloques. Contiene datos esenciales que el ingeniero necesita para diseñar el proceso. • Se representan todos los equipos de proceso identificados por su número y nombre respectivo. • Se numeran todas las corrientes de proceso incluyendo una descripción de sus condiciones (temperatura, presión, flujos y composición química) mediante una tabla adjunta. • Se representan todas las corrientes de servicios (vapor, aire, refrigerantes, aceites de calefacción, etc.) utilizados en cada equipo de proceso. • Se deben señalar los lazos de control básicos para asegurar la estabilidad de las condiciones de proceso. Diagrama de Flujo de Procesos Símbolos para construir un PFD Diagrama de Flujo de Procesos Convenciones Utilizadas para los Equipos Diagrama de Flujo de Procesos 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) Diagrama de Flujo de Procesos Símbolos para la Identificación de las Corrientes Diagrama de Flujo de Procesos Diagrama de Flujo de Proceso para la Producción de Benceno Aplicación En base a la siguiente descripción, prepare un BFD y un PFD: • La acetona se produce vía deshidrogenación catalítica del alcohol isopropílico, cuya reacción principal es la siguiente: (CH3)2CHOH → (CH3)2CO + H2 • El alcohol isopropílico fresco se lleva a un tanque de mezcla en donde se pone en contacto con el alcohol isopropílico de reciclo proveniente de un destilador, la mezcla se lleva a un precalentador antes de hacer su ingreso a un reactor tubular, en el cual se lleva a cabo la reacción con una conversión de 80%. La corriente que sale del reactor ingresa a un separador de fases, en donde el hidrógeno es obtenido en la corriente de cabeza, mientras que la corriente de fondo es enviada a una torre de destilación donde se separa la acetona del alcohol no reaccionado. La acetona es obtenida como producto de tope, mientras que el alcohol isopropílico se obtiene como producto de fondo el cual es recirculado al tanque de mezcla que alimenta al reactor. Bibliografía • David M. Himmelblau,“Principios Básicos y Cálculos de Ingeniería Química”, Sexta Ed., Editorial Prentice- Hall Hispanoamericana S. A, México, Año: 1996 • Richard M. Felder Rousseau,“Principios Elementales de los Procesos Industriales”, 3era.Edición ,Editorial Limusa - Wiley, México ,Año : 2003 • Calleja Pardo, C.; “Introducción a la Ingeniería Química”. Ed. Síntesis. Madrid (1999). • Felder, Richard M.; “Principios Elementales de los Procesos Industriales”. Ed. Limusa Wiley. México (2004) Direcciones Web URL: 1.- OPERACIONES EN MINERÍA Y TÚNEL: http://www.youtube.com/watch?v=d_K8jpgZxZg 2.-http://www.revistavirtualpro.com/index/index.php • http://invenes.oepm.es/InvenesWeb/faces/busquedaInternet.jsp ¿Preguntas? ¿Comentarios? ¿Acotaciones?
