PROCESOS INDUSTRIALES

INTRODUCCION A LOS PROCESOS INDUSTRIALES

Ing. Ramiro SIUCE BONIFACIO

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION

OPERACIONES UNITARIAS Y PROCESOS UNITARIOS

Ing química = procesos unitarios + operaciones unitarias

Una operación unitaria Es una área del proceso o un equipo donde se

incorporan materiales, insumos o materias primas y ocurre una función determinada, son actividades básicas que forman parte del proceso.

Por ejem: la producción de pulpa o el descortezado en una fábrica de papel, o la destilación en un proceso de elaboración de productos químicos.

Sería prácticamente imposible estudiar el número casi infinito de procesos químicos que se llevan a cabo en la industria diariamente, si no hubiera un punto en común a todos ellos.

Afortunadamente, esta conexión existe.

Cualquier proceso que se pueda diseñar consta de una serie de operaciones físicas y químicas que, en algunos casos son específicas del proceso considerado, pero en otros, son operaciones comunes e iguales para varios procesos.

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.

Todo proceso químico conducido en cualquier escala puede descomponerse en una serie ordenada de lo que pudieran llamarse OPERACIONES UNITARIAS, como pulverización, secado, cristalización, filtración, evaporación, destilación.

O. U O. U O. U O. U

Materia prima producto

Proceso unitario

Para los Ingenieros Industriales consiste en identificar exactamente el concepto: que es una operación y que es un proceso.

En los procesos implica primordialmente reacciones químicas y/o, cambios de estado de agregación, mientras que las operaciones no implica primordialmente reacciones a granel ni cambios de estado. Y proceso integrado implica operaciones y procesos.

Proceso

Es una secuencia de actividades que tienen un inicio y un final, donde hay entradas y salidas, donde se genera valor agregado

La materia prima, que puede o no cambiar de estado físico durante el proceso, es transferida, medida, mezclada, calentada, enfriada, filtrada, almacenada o manipulada de alguna manera para producir el producto final

Proceso

Una serie de actividades, acciones o eventos organizados interrelacionados, orientadas a obtener un resultado específico y predeterminado, como consecuencia del valor agregado que aporta cada una de las fases que se llevan a cabo en las diferentes etapas.

PROCESO

Un proceso se constituye de:

Equipos; herramientas; software y hardware. Entradas o qué se recibe; de dónde y de quién. Métodos ó 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.

UN PROCESO INDUSTRIAL

Un proceso de fabricación, también denominado proceso industrial, manufactura o producción.

Es el conjunto de operaciones necesarias para modificar las características de las materias primas. Dichas características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Se realizan en el ámbito de la industria

Tipos de procesos industriales

Procesos en la industria del refino de petróleo Procesos en la industria del hierro y el acero y en

las coquerías Procesos en la industria no férrea Procesos en la industria química inorgánica Procesos en la industria química orgánica Procesos en los sectores de pasta de papel,

madera, alimentación y varios Producción de hidrocarburos halogenados y

hexafluoruro de azufre

PROCESO INDUSTRIAL

FABRICACION DE LEVADURA

Control de Procesos

El controlar un proceso, se refiere a como se controlan variables inherentes al mismo para:

Reducir la variabilidad del producto final Incrementar la eficiencia Reducir impacto ambiental Mantener el proceso dentro de los límites de

seguridad que corresponda

MATERIALES QUE INGRESAN O EGRESAN DE UN PROCESO INDUSTRIAL

Toda industria consiste en un proceso de transformación de unos materiales en otros o utilidad, lo cual está representado económicamente por lo que se conoce como valor agregado.

Materiales que ingresan al proceso Materias primas Materiales secundarios Materiales auxiliares

MATERIALES QUE EGRESAN DEL PROCESO

Productos finales Sub productos o productos secundarios Productos residuales Productos de desecho

ESQUEMAS DE PROCESOS INDUSTRIALES

Al estudiar los proceso de producción, es necesario representarlos gráficamente, como flow – sheets o flujo gramas para lo cual existen normas, variables de acuerdo a las costumbres o legislación de cada país.

ESQUEMAS PARA DIAGRAMAS DE FLUJO

Proceso del Cu

PLANTA CONCENTRADORA

PROCESO HIDROMETALURGICO

PROCESO SIDERURGICO

OPERACIONES UNITARIAS QUIMICAS

COMBUSTIÓN Es el proceso de oxidación rápida de una

sustancia, acompañado de un aumento de calor y frecuentemente de luz.

En el caso de los combustibles comunes:

combinación química + O2 = CO, CO2, SO2

HIDRATACION

Cuando un cuerpo seco (anhídrido), absorbe agua, aunque sea en forma de humedad, se dice que este cuerpo está hidratado o que ha sufrido el fenómeno de hidratación.

OXIDACIÓN

Es la operación de introducir oxígeno en un cuerpo de manera que forme parte de su constitución íntima.

Ejem: el agua (H2O) al agregar un O2 y formar agua oxigenada (H2O2) (peróxido de hidrógeno.

La combustión es también un proceso de oxidación pues toma el O2 del aire para quemar el carbono.

REDUCCIÓN

Consiste en separar oxigeno de un cuerpo para que este resulte puro.

En la metalurgia del hierro, por ejemplo se reduce el mineral formado por óxidos y al eliminarse el oxígeno queda el metal puro.

Un cuerpo reductor es C; así tenemos que el C en caliente con ayuda de la flama reduce el óxido de plomo, de cobre, etc. al estado de plomo y cobre puro.

Fe2O3 Fe304 FeO Fe

Fe2O3 + 3 CO → 3 CO2 + 2 Fe

SAPONIFICACIÓN

Cuando una sustancia grasa es tratada en caliente por medio de una lejía fuertemente alcalina, se transforma en jabón y se dice que se ha producido la saponificación.

HIDROGENACIÓN

Reacción que implica la combinación de H2 con ciertos compuestos orgánicos no saturados, especialmente con los hidrocarburos. Por ejemplo, al hidrogenar el eteno (C2H4) se obtiene etano (C2H6).

La hidrogenación se aplica a numerosos procesos, como: la hidrogenación de los aceites vegetales para producir numerosas grasas comestibles (la margarina).

La hidrogenación se aplica también en la producción de gasolina sintética.

CRAQUEO O CRACKING

Proceso químico donde un compuesto químico, orgánico, se descompone o fracciona en compuestos más simples.

El craqueo se realiza por la aplicación de calor y alta presión, mediante craqueo térmico, o por craqueo catalítico, (combinación de Q y una catálisis).

En las refinerías modernas, primero se separa el petróleo por destilación fraccionada. A continuación, casi todas las fracciones más pesadas son sometidas a craqueo. En el proceso siempre se forma hidrógeno y carbono.

FERMENTACIÓN

Proceso que genera cambios químicos en sustancias orgánicas por la acción de enzimas (fermentos), producidas por organismos diminutos como: moho, bacterias y la levadura.

Ejem: la lactasa, un fermento producido por una bacteria que esta en la leche, hace que ésta se agrie, transformando la lactosa (azúcar de la leche) en ácido láctico.

La más importante es la fermentación alcohólica, donde la simaza segregada por la levadura convierte los azúcares (glucosa, fructosa), en alcohol etílico y CO2.

POLIMERIZACIÓN

Es el proceso que une moléculas más pequeñas (monómeros) en otras más grandes Polímeros.

El N˚ de unidades que se repiten en una molécula grande se Ilama ˚G de polimerización.

Los materiales con un ˚G elevado (altos polímeros).

La mayoría de las sustancias orgánicas presentes en: materia viva, proteínas, madera, quitina, caucho y las resinas, son polímeros;

materiales sintéticos como los plásticos, las fibras, los adhesivos, el vidrio y la porcelana.