Qué es un Proceso Químico?

Sistema formado por operaciones unitarias, las que se componen de

equipos.

Estas operaciones están interconectados en forma organizada, que

permiten cambios físicos y químicos dando lugar a un producto de

interés.

Anatomía de un Proceso Químico

Clasificación para las Operaciones Unitarias

Servicios Agua (proceso, refrigeración, calderas, limpieza, sanitaria, contra

incendio)

Vapor (alta, media o baja presión) (seco, saturado, sobrecalentado)

Condensados (acuosos, orgánicos)

Fluidos térmicos (aceite, sales)

Combustibles (carbón, diesel, gasoil, gas natural, otros)

Electricidad

Aire comprimido (instrumentación, servicio) (seco, sin aceite)

Gases inertes (nitrógeno, argón, etc.)

Efluentes (tratamiento “in situ”)

Planta

Unidades de proceso

Operaciones Unitarias

Globalidad de un Proceso Químico

PLANTA

DE PROCESOS

QUIMICOS

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

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7

8

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, multi-producto y multi-propósito

Grandes tiempos de procesamientos o residencia

Reacciones lentas. Flujos pequeños

Productos que ensucian, incrustan o corroen los equipos

Proceso continuo Proceso discontinuo ( Batch )

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

HEATER SEPARATOR REACTOR Feed

Catalyst

Product

Continuous Process

Heat

HEAT

REACTOR

SEPARATOR

(1) Feed

(2) Catalyst

Heat

Still

Product

Batch Process

Concentration

profile

[Feed]

time

PREPARACION

PURIFICACION

SEPARACION

PURIFICACION REACCION

M P Insumos Insumos

PRODUCTO

Subproductos

Subproductos

TRATAMIENTO

EFLUENTES EFLUENTE

LIMPIO

PRODUCTOS

SECUNDARIOS

Estructura General de un Proceso Productivo

Tipos de Procesos: Continuo / Discontinuo (batch)

Estacionario / Dinámico

Representación de Procesos: Diagrama de Entrada – Salida ( input-output)

Diagrama de Bloques ( operaciones principales )

Diagrama de Flujos ( Flowsheet ) ( Estructura Productiva y secuencia de equipos )

Alimentación

Producto PROCESO

PRODUCTIVO

Reciclo Purga

Subproductos

Insumos

Estructura de Entrada y de Salida del Diagrama de Flujos

ripios

PROCESO

mineral

ácido sulfúrico

agua Industrial

soluciones

subproductos

descartes

cátodos de Cu insumos energía

Diagrama General Entrada-Salida

Proceso Hidrometalúrgico del Cobre

Tipos de Representaciones:

Diagrama de bloques (BFD)

Diagrama de Flujo de Procesos (PFD)

Diagrama de Cañerías e Instrumentación (P&ID)

Diagrama Isométricos (cañerías y equipos)

Estequiometria

Condiciones Preliminares de

Proceso

Balance de Masa Preliminar

Balances Materiales y Energía

más Especificaciones de Equipos

Información Mecánica e

Instrumentación

Diagrama Input - Output

Diagrama Flujo en Bloques Genérico

Diagrama de Procesos e

Instrumentación (PID)

Diagrama Flujo Bloque (BFD)

Diagrama Flujo de Proceso (PFD)

Diagramas de Procesos

Diagramas de Flujo en Bloque

Da una clara visión de un proceso, sin entrar en grandes detalles.

Cada bloque representa una función de proceso, el cual en realidad podría consistir de varias piezas de equipo.

Útil para conceptualizar nuevos procesos.

A menudo usado como punto de partida para PFD’s.

Especialmente útil para presentaciones orales.

Block Flow Diagram

Formato para Diagramas de Flujo en Bloque

Operaciones son mostradas por bloques

Líneas de flujo principales son mostradas con flechas , dando la dirección de flujo.

Flujo va de izquierda a derecha, donde sea posible.

Corrientes livianas (gases) apuntan hacia arriba y las pesadas hacia abajo (líquidos y sólidos).

Sólo información crítica al proceso es suministrada.

Si las líneas se cruzan, entonces las líneas horizontales son continuas la vertical es quebrada.

Provee un balance de masa simplificado.

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 sistemas de control básicos que aseguran la

estabilidad de las condiciones del proceso durante la operación normal.

Convenciones para los Diagramas de Flujos de Procesos (PFD)

Un PFD es mucho más complejo que un BFD.

Incluirá la siguiente información. Equipos principales con nombres, números y descripciones.

Todas las corrientes son mostradas con números, condiciones de proceso y composición química.

Todas las corrientes de los servicios a los principales equipos.

Estrategias básicas de control y lazos de control para operación normal.

Diagrama de flujo de un proceso

Piping and Instrumentation Diagrams (P&ID’s)

P & ID’s representan el último paso en el diseño de procesos.

Requiere diagramas de flujo de procesos completados (PFD’s).

P & ID’s son documentos claves para la construcción y operación de una planta.

• Es la fuente de datos para listas de instrumentos, equipos, cañerías, isométricos de cañerías.

• Referencia para arranque, operaciones de rutina, mantenimiento, etc.

Un proceso no puede ser adecuadamente diseñado sin un adecuado P & ID.

Componentes de un P&ID

El P&ID incluye cada aspecto mecánico de la planta (con algunas

excepciones).

Cada PFD requerirá muchos P&IDs para proveer los datos

necesarios.

Importancia de los P&ID’s

El P&ID es la última etapa del diseño de procesos y sirve como una guía para quienes serán los responsables por el diseño final y construcción del proyecto. Basado en el P&ID:

Ingenieros mecánicos y civiles diseñarán e instalarán las piezas de equipo.

Instrumentistas especificarán, instalarán, y revisarán los sistemas de control.

Ingenieros en cañerías desarrollarán el layout de planta y dibujos de elevaciones.

Ingenieros de proyectos desarrollarán los programas de planta y construcción.

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