Diseño de Plantas 1

DISEO DE PLANTAS I

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DISEO DE PLANTAS IDISEODEPLANTASI

Introduccin

PRODUCTOSMANUFACTURADOSPORLAINDUSTRIAQUMICASONIMPORTANTESPARALASOCIEDADMODERNA.

LOSPROCESOSQUMICOSNACENDELAIMAGINACINDEINVESTIGADORESEINGENIEROS.ELDISEADOR=>IDEACONVALOR=>PROCESOINDUSTRIALCOMPETITIVOINNOVACIN Y EFICIENCIA MOTIVACININNOVACINYEFICIENCIA=>MOTIVACIN

USORACIONALDERECURSOSPRESERVACINDELMEDIOAMBIENTEMAS RETOS Y MAYOR COMPLEJIDADMASRETOSYMAYORCOMPLEJIDADINNOVACINYCREATIVIDADUSODEMTODOSSISTEMTICOSDEDISEOFACTIBILIDAD Y GENERACIN DE ALTERNATIVASFACTIBILIDADYGENERACINDEALTERNATIVASREFINACINYOPTIMIZACINANTESDEDIMENSIONAMIENTODEEQUIPOSSIMULACIN

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DISEOINTEGRADODEPROCESOS

SIMULACINREACCIONES

SNTESIS

DIAGRAMASDEFLUJO

SIMULACIN

ENFOQUEJERRQUICO

DESTILACINDINMICA

INTEGRACINANLISISPINCHPOINT

INTEGRACINENERGTICAMTODOSGENERALIZADOS

TERMODINMICA

SIMULACINDINMICA

CONTROLDELAPLANTA

EQUILIBRIODEFASES

ANLISISECONMICOPROYECTODEDISEO

DIMENSIONAMIENTO

3PROYECTO DE DISEO

DIMENSIONAMIENTODEEQUIPOS

DISEODEPLANTASI

DesarrolloSustentable

ELMEDIOAMBIENTESEENCUENTRABAJOUNAAMENAZATRIPLE:AGOTAMIENTODERECURSOSELAUMENTODELACONTAMINACIN(AIRE,AGUAOSUELO)

REDUCCINDELACAPACIDADDEABSORCINDELAMBIENTEXITOECONMICO

DaoAmbientalProblemassociales

ACEPTACINSOCIAL

DESARROLLOSUSTENTABLEPROTECCIN

AMBIENTAL

Problemas

4

econmicos

W1

W2W3

Diapositiva 4

W1 uso eficiente de recursos, uso de materiales renovables y energas alternas y reciclo de residuosWindows, 21/07/2008

W2 Justicia social y derechos de los individuosWindows, 21/07/2008

W3 Defensa de las bases de la vida natural sin exceder los lmites de fatiga del ambienteWindows, 21/07/2008

DISEODEPLANTASI

DesarrolloSustentable

INDUSTRIASQUIMICASVITALESSOCIEDADMODERNA=>PERCEPCINDERIESGOYCONTAMINACIN=>CAMBIARIMAGENHACIASEGURIDADYAMBIENTALMENTEAMIGABLEAMIGABLE.PROCESOSDEBENSERMASINTENSIVOS,OCUPARMENOSESPACIOYSEGUROSENOPERACIN.

INNOVACIN

INVESTIGACIN DESARROLLO Y DISEO DE PROCESOSINVESTIGACIN,DESARROLLOYDISEODEPROCESOS

MINIMIZACINYRECICLODERESIDUOS

IDENTIFICACINDEUSOINEFICIENTESDEMATERIASPRIMASYENERGA

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Diseodeprocesos

Aspectoscreativosdeldiseodeprocesos

El diseo de procesos es la actividad creativa donde se generan ideas que luego seEldiseodeprocesoseslaactividadcreativadondesegeneranideasqueluegosetrasladanaequiposyprocesosparaproducirmaterialesnuevosoparamejorarsignificativamenteelvalordematerialesexistentes.

Eldiseoconceptualcontienelosdiagramasdeflujo,balancedemasayenerga,especificacionespreliminares,consumodeserviciosindustriales,seguridadyambienteyeficienciaeconmica.y

Eneldiseoconceptualelnfasisessobreelcomportamientodelproceso,enlugardeldimensionamientodelosequipos

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DISEODEPLANTASI

Diseodeprocesos


7Incentivoseconmicosenunproyecto

DISEODEPLANTASI

Diseodeprocesos


HOY EN DA EL CAMINO DESDE LA IDEA HASTA EL PROCESO REAL PUEDEMANEJARSE POR MEDIO DE UN ENFOQUE SISTMICOMANEJARSE POR MEDIO DE UN ENFOQUE SISTMICO.

ENVUELVE LAS METODOLOGAS SISTEMTICAS PARA DISEAR TODO EL PROCESOY SUS SUBSISTEMAS COMO REACTORES REDES DE INTERCAMBIADORES DEY SUS SUBSISTEMAS, COMO REACTORES, REDES DE INTERCAMBIADORES DECALOR Y LOS SERVICIOS INDUSTRIALES.

UNA METODOLOGA CONSISTE EN UNA COMBINACIN DE PASOS DE ANLISIS YUNA METODOLOGA CONSISTE EN UNA COMBINACIN DE PASOS DE ANLISIS YSNTESIS.

ANLISIS=>CONOCIMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA (PROP FSICAS,ANLISIS >CONOCIMIENTO DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA (PROP FSICAS,CARACTERSTICAS DE LAS REACCIONES Y DE LAS OPERACIONES UNITARIAS).

SNTESIS=>ACTIVIDADES QUE AYUDAN A DETERMINAR LA ARQUITECTURA DEL

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Q QSISTEMA Y LA SELECCIN DE LOS COMPONENTES MAS ADECUADOS.

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Diseodeprocesos


UN PROBLEMA DE DISEO EST SIEMPRE SUBDEFINIDO, YA SEA POR LA FALTA DEDATOS O POR INSUFICIENCIA DE TIEMPO Y RECURSOS ADICIONALMENTEDATOS, O POR INSUFICIENCIA DE TIEMPO Y RECURSOS. ADICIONALMENTE,NUNCA EXISTE UNA SOLA SOLUCIN, DEPENDE DE LAS DECISIONES QUE ELDISEADOS HAYA TOMADO EN LAS DIFERENTES ETAPAS DEL PROYECTO.

LA SISTEMTICA GENERACIN DE ALTERNATIVAS ES LA CARACTERSTICA MSIMPORTANTE DEL DISEO CONCEPTUAL MODERNO. LA MEJOR SOLUCIN SEIDENTIFICA COMO LA PTIMA CONSIDERANDO LAS RESTRICCIONES YIDENTIFICA COMO LA PTIMA, CONSIDERANDO LAS RESTRICCIONES YREALIZANDO UNA EVALUACIN CONSISTENTE Y UN RANQUEO DE LASALTERNATIVAS.

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Diseodeprocesos

Tendenciaseneldiseodeprocesos

Intensificacindeprocesos

DESIGNA EL DESARROLLO DE TCNICAS Y EQUIPOS NUEVOS QUE PUEDANDESIGNA EL DESARROLLO DE TCNICAS Y EQUIPOS NUEVOS QUE PUEDANLOGRAR UNA MEJORA SIGNIFICATIVA EN PRODUCTIVIDAD, ASI COMO TAMBINAHORROS ENERGTICOS Y PROCESOS AMBIENTALMENTE MAS AMIGABLES.

EQUIPOS: REACTORES NOVEDOSOS, MEZCLADO INTENSIVO, NOVEDADES ENTRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA.MTODOS: INTEGRACIN DE LAS ETAPAS DE REACCIN Y SEPARACIN ENMTODOS: INTEGRACIN DE LAS ETAPAS DE REACCIN Y SEPARACIN ENREACTORES MULTIFUNCIONALES (DESTILACIN REACTIVA, REACTORES CONMEMBRANAS, CELDAS DE COMBUSTIBLE), SEPARACIN HBRIDA (DESTILACINMEMBRANARIA), FUENTES ALTERNAS DE ENERGA, NUEVOS MODOS DEMEMBRANARIA), FUENTES ALTERNAS DE ENERGA, NUEVOS MODOS DEOPERACIN (OPERACIONES PERIODICAS).

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Diseodeprocesos


Intensificacindeprocesos

LA INTENSIFICACIN DE PROCESOS CONDUCE A UNA CONSIDERABLE REDUCCINLA INTENSIFICACIN DE PROCESOS CONDUCE A UNA CONSIDERABLE REDUCCINDEL TAMAO DE LOS EQUIPOS Y COSTOS. SE REDUCEN LOS RIESGOS DESEGURIDAD Y AMBIENTE, CON LA REDUCCIN DE INVENTARIOS (MATERIALESPELIGROSOS) EL USO DE PLANTAS MBILES PUEDEN ACERCAR LOS PRODUCTOSPELIGROSOS). EL USO DE PLANTAS MBILES PUEDEN ACERCAR LOS PRODUCTOSA LOS CONSUMIDORES FINALES DISMINUYENDO EL RIESGO DE TRANSPORTE YALMACENAJE. TAMBIN SE REQUIERE PARA LAS TECNOLOGAS EMERGENTES,COMO INGENIERA BIOQUMICACOMO INGENIERA BIOQUMICA.

LA SUPERVIVENCIA DE LAS OPERACIONES UNITARIAS CLSICAS SER CRTICABAJO ESTA PERSPECTIVA. LA DESTILACIN, ABSORCIN Y EXTRACCIN SEGUIRANBAJO ESTA PERSPECTIVA. LA DESTILACIN, ABSORCIN Y EXTRACCIN SEGUIRANUSNDOSE EN GRANDES PLANTAS. LOS DISEOS NUEVOS OFRECERANPRODUCTIVIDADES MAS ALTAS.

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DISEODEPLANTASI

Diseodeprocesos


Ingenieradeprocesos

LA GLOBALIZACIN Y LAS CADA VEZ MAS ESTRICTAS RESTRICCIONESLA GLOBALIZACIN Y LAS CADA VEZ MAS ESTRICTAS RESTRICCIONESAMBIENTALES, TRAERAN CAMBIOS MAYORES EN LAS HERRAMIENTAS Y MTODOSDE LA INGENIERA DE PROCESOS. DEBIDO A LA LARGA VIDA DE ALGUNOSEQUIPOS YA INSTALADOS LOS CAMBIOS PUEDEN TARDAR PERO LLEGARANEQUIPOS YA INSTALADOS LOS CAMBIOS PUEDEN TARDAR, PERO LLEGARAN.

INGENIERA

MATERIASPRIMASEFICIENTESREDUCCINEN

COSTOSDECAPITAL

PROCESOS FLEXIBLES CALIDAD Y

AHORRODEENERGA

A PROCESO

S

PROCESOSFLEXIBLESREDUCCININVENTARIO

DESEMPEO SEGURIDAD DEL

CALIDADYCONTROL

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DESEMPEOAMBIENTAL

SEGURIDADDELPROCESO

W4W5 W6

W7

W8

W9

W10

Diapositiva 12

W4 La qumica es lo principal. Nuevos catalizadores. Aumento de selectividad.Windows, 21/07/2008

W5 Reduccin del nmero de unidades al lograr un mejor diagrama de flujosWindows, 21/07/2008

W6 Pinch poin anlisis e integracin de la planta.Windows, 21/07/2008

W7 Integracin con las actividades financieras. Modelacin rigurosa.Flexibilidad en la composicin de la materia prima y flujos. Reduccin de almacenaje.Windows, 21/07/2008

W8 Incorporacin de anlisis no lineal en control y dinmica de procesosWindows, 21/07/2008

W9 Reduccin de impurezas y subproductos y la implementacin de sistemas avanzados de controlWindows, 21/07/2008

W10 Diseos modernos pueden conducir a cero descarga de efluentes, minimizando las emisiones gaseosas y los desechos de proceso.Windows, 21/07/2008

DISEODEPLANTASI

Diseodeprocesos


Ingenieradeprocesos

EL NUEVO PARADIGMA DE LA INGENIERA DE PROCESOS EST EN LAEL NUEVO PARADIGMA DE LA INGENIERA DE PROCESOS EST EN LAINTEGRACIN DEL DISEO DE PROCESOS CON LA INVESTIGACIN Y DESARROLLO.PRUEBAS DE LABORATORIO INICIALES PODRAN ORIGINAR DIAGRAMAS DE FLUJOALTERNOS Y LAS SIMULACIONES ORIENTAR EN LAS CONDICIONES DE OPERACINALTERNOS Y LAS SIMULACIONES ORIENTAR EN LAS CONDICIONES DE OPERACINPTIMAS.EL USO DE DATOS DE PLANTA PUEDEN SERVIR PARA LA CALIBRACIN DE LOSMODELOS TERMODINMICOSMODELOS TERMODINMICOS.

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DISEODEPLANTASI

INGENIERADESISTEMAS

Enfoquedesistemas

Sistemaesunacombinacindevariaspiezasdeequiposintegradasparadesempearunafuncinespecial.A li i d i t l i ti i d ti id d di i t t dAnlisisdesistemaseslainvestigacindeunaactividad,procedimiento,mtodo,tcnicaonegocioparadeterminarqudebehacerseycomollevaracabolaoperacindelamejormanera.Aplicacindelasmatemticas.Ingeniera de sistemas es el diseo de un sistema de interconexin complejo deIngenieradesistemaseseldiseodeunsistemadeinterconexincomplejodevarioselementosparamaximizaralgnacuerdosobremedidasdeldesempeodelsistema.

ELENFOQUEDESISTEMASCONSISTEENDOSETAPAS:MODELADO,CADAELEMENTOESDESCRITOYSELEASIGNAELCRITERIOPARAMEDIR SU DESEMPEO.MEDIRSUDESEMPEO.OPTIMIZACIN,ENDONDELOSPARMETROSAJUSTABLESSECOLOCANDETALMANERAQUECONDUCENALMEJORDESEMPEODETODOELSISTEMA.

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INGENIERADESISTEMAS

Modelodelciclodevida

Elciclodevidaesunconceptodeingenieradesistemasbasadoenlasuposicinquetodoproductotieneunaexistenciafinita,enmarcadosentreseventos

i i i i ( i ) i t l i ( i i t ) t i E t llmayores:iniciacin(concepcin),instalacin(nacimiento)ytrmino.Entreellosseencuentrandosperiodos,llamadosdesarrolloinicialyoperacin.

15Evolucindelciclodevida

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INGENIERADESISTEMAS

Modelo del ciclo de vidaModelodelciclodevida

Formas de ciclo de vida son estructuras de referencia genricas usadas eningeniera de sistemas para manejar el desarrollo y mantenimiento de sistemasg p j ycomplejos.

SE DESCRIBIRAN DOS FORMAS BSICAS DE CICLOS DE FORMAS DE VIDA:CATARATA Y CICLOV.ESTAS FORMAS PUEDEN USARSE EN EL CAMPO DE INGENIERA DE PROCESOS. LOSMODELOS DE CICLO DE VIDA PUEDEN USARSE EN LA ELABORACIN DE UNPROYECTO DE DISEO.

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DISEODEPLANTASI

INGENIERADESISTEMAS


ModelodeCatarata

DESCOMPONEELCICLODEDESARROLLO/PRODUCCINDEUNPROYECTOCOMPLEJOENCUATROFASES:DEFINICINDELSISTEMAYREQUERIMIENTOS.

DISEODELSISTEMAIMPLEMENTACINYPRUEBADEUNIDADESPRUEBADELSISTEMA

REQUERIMIENTOSDEFINICIN

IMPLEMENTACINPRUEBAUNIDADES

DISEODELSISTEMA

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PRUEBADELSISTEMA

DISEODEPLANTASI

INGENIERADESISTEMAS


ModelodeCatarata

N

O

I

N

T

E

G

R

A

C

I

D

E

L

P

R

O

C

E

S

O

SERVICIOSINDUSTRIALESRESTRICCIONESPRECIOS

OBJETIVOSENERGTICOSAGUA,SOLVENTESOBJETIVOSDEEMISIONES

INTERCAMBIADORESSISTEMASDESTILACINCALORYPOTENCIA

SISTEMASDESERVICIOSINDUSTRIALESTRATAMIENTODEAGUAS

O

REQUERIMIENTOS DISEOCONCEPTUAL

DISEOBSICO

ENGENIERADETALLE

OBJETIVOSMATERIASPRIMASLOCALIZACIN

REACCIONES

FLUJO DE PROCESO TUBERIASE

D

I

S

E

LOCALIZACINPROPUESTASGARANTIASDATOSDEDISEO

SISTEMADESEPARACINSEGURIDADYRIESGOSCONTROLDELAPLANTACOSTOSPRELIMINARES

FLUJODEPROCESODIAGRAMAPFDEQUIPOSBSICOSCONTROLDEUNIDADESCOSTOSDEFINITIVOS

INSTRUMENTACINDIAGRAMAP&IDEQUIPOSESPECIALESLIBRODEPROCESOSCOSTOSDETALLADOS

U

L

A

C

I

N

PROGRAMAS&PAQUETESCAD

DIAGRAMASDEFLUJOBALANCEDEMATERIAY ENERGA

MODELOESTADOESTACIONARIOMODELODINMICO

DIBUJOS3DPLANODEPLANTA

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S

I

M

U

YENERGAOPTIMIZACIN

CICLODEVIDADEUNDISEODEPROYECTOINTEGRADO


INGENIERADESISTEMAS


Modelo ciclo VModelocicloV

ES APROPIADO PARA MANEJAR SISTEMAS COMPLEJOS CUANDO UNA VALIDACINSISTEMTICA ES NECESARIA LAS DOS IDEAS BSICAS SON:SISTEMTICA ES NECESARIA. LAS DOS IDEAS BSICAS SON:DESCOMPONER EL TRABAJO EN UN NMERO DE TAREAS.SEPARAR LAS TAREAS DE DISEO Y ESPECIFICACIONES DE LAS TAREAS DEPRODUCCINPRODUCCIN .

EL LADO IZQUIERDO DE LA V REPRESENTA LA REFINACIN DEL DISEO,MIENTRAS EL DERECHO DESCRIBE LAS TAREAS DE ENSAMBLAJE. EL FONDO DE LAV MANEJA EL DISEO DE DETALLE Y LA PRUEBA DE LAS UNIDADES. EN ESTEMODELO LA GERENCIA Y EL CONTROL DE CALIDAD SE LLEVAN A CABO JUNTOS.CADA PASO DE DISEO SE VERIFICA ANTES DE PASAR AL OTRO, Y CADA TAREA DE

19PRODUCCIN SE VALIDA CONTRA SU CORRESPONDIENTE TAREA DEESPECIFICACIN.

DISEODEPLANTASI

INGENIERADESISTEMAS

Modelo del ciclo de vidaModelodelciclodevidaModelocicloV

REQUERIMIENTOSESPECIFICACIONES

PRUEBASDE

ESPECIFICACIONESACEPTACIN

SISTEMAPROBADOESPECIFICACIONES

VALIDACIN

PRUEBADELSISTEMA

DISEODEARQUITECTURA

SISTEMAINTEGRADO

PRUEBADEINTEGRACIN

DISEO

DISEO DEDETALLE

VALIDACIN

INTEGRACIN

UNIDADESPROBADAS

DETALLE

DISEODECOMPONENTES

VALIDACIN

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IMPLEMENTACIN Y

PRUEBA DE UNIDADES

DISEODEPLANTASI

DISEODEPROCESOSINTEGRADO

Sntesis de Proceso e Integracin de ProcesosSntesisdeProcesoeIntegracindeProcesos

Integracin de Procesos surge para darle un uso eficiente a la energa. Losahorros significantes de energa se logran analizando el problema de todo elg g g pproceso.

EL DISEO DE PROCESOS TRADICIONAL CONSISTE EN UNA JERARQUA DE FASESQUE SE PUEDEN REPRESENTAR EN EL DIAGRAMA CEBOLLA.

R

SRSISTEMAREACCINSSISTEMASEPARACINS S C C C O

U

HHSISTEMARECUPERACINCALORUSISTEMASERVICIOSINDUSTRIALES

21Descripcinjerrquicadeldiseodeprocesosporeldiagramadecebolla

DISEODEPLANTASI


Sntesis de Procesos e Integracin de ProcesosSntesisdeProcesoseIntegracindeProcesos

Las dos capas internas, Reactor y Separacin, definen el entorno de balance dematerial. Mas an, ellos definen la estructura bsica del diagrama de flujo, que es, g j , qel objeto de una actividad de diseo llamada Sntesis de Proceso. Las capas masexternas, Recuperacin de Calor y Servicios Industriales tienen que ver con elentorno de balance de calor.Hoy en da se consideran la Sntesis de Procesos y la Integracin de procesoscomo actividades complementarias=>DISEO INTEGRADO DE PROCESOS

H

UR EPROTECCINAMBIENTALC CONTROL SEGURIDAD Y

C

ES

CCONTROL,SEGURIDADYOPERABILIDAD

22SntesisdeProceso IntegracindeProceso

EnfoqueDiseoIntegradodeprocesos

DISEODEPLANTASI


Mtodos sistemticosMtodossistemticos

Sepuedenclasificarcomo:MTODOSJERRQUICOSQMTODOSDEANLISISTERMODINMICOSMTODOSDEOPTIMIZACIN

EnfoqueJerrquico

SE PUEDE UTILIZAR PARA LA SNTESIS DE TODO EL DIAGRAMA DE FLUJO. LAMETODOLOGA CONSISTE EN DESCOMPONER PROBLEMAS COMPLEJOS ENSUBPROBLEMAS MAS SIMPLES. EL ENFOQUE SE ORGANIZA EN NIVELES DEDECISIONES DE DISEO Y EFINACIN DE DIAGRAMAS DE FLUJO. CADA NIVEL USA

LA HEURSTICA PARA GENERAR ALTERNATIVAS. LUEGO SE ESCOGE EL CASO BASE,QUE LUEGO SER REFINADO Y OPTIMIZADO.

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Mtodossistemticos

Anlisis Pinch PointAnlisis PinchPoint

ESTE ANLISIS TIENE QUE VER CON EL MANEJO PTIMO DE LA ENERGA Y LASNTESIS ASI COMO TAMBIN CON EL DISEO DE LA RED DE INTERCAMBIADORESSNTESIS, ASI COMO TAMBIN CON EL DISEO DE LA RED DE INTERCAMBIADORESDE CALOR. EL ENFOQUE EST BASADO EN LA IDENTIFICACIN DEL PINCH POINTCOMO LA REGIN DONDE EL INTERCAMBIO DE CALOR ENTRE LAS CORRIENTESDE PROCESO ES EL MAS RESTRICTIVO.DE PROCESO ES EL MAS RESTRICTIVO.

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DISEODEPLANTASI


Mtodossistemticos

AnlisisPinchPoint

25Esquemasimpledeintercambiodecalor Esquemamejoradodeintercambiodecalor



Mtodossistemticos

Mapas de curvas de residuosMapasdecurvasderesiduos

LA FACTIBILIDAD DE SEPARACIN DE MEZCLAS NO IDEALES, ASI COMO TAMBINLA SELECCIN DE LOS AGENTES DE SEPARACIN PARA ROMPER AZETROPOSLA SELECCIN DE LOS AGENTES DE SEPARACIN PARA ROMPER AZETROPOSPUEDE RACIONALIZARSE POR MEDIO DE MTODOS TERMODINMICOS BASADOSEN MAPAS DE CURVAS DE RESIDUOS.

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DISEODEPLANTASI


Mtodossistemticos

ProgramacinMatemtica

UN PROBLEMA DE SNTESIS DE PROCESO PUEDE SER FORMULADO COMOUNA COMBINACIN DE TAREAS CUYO OBJETIVO ES LA OPTIMIZACIN DEUNA FUNCIN OBJETIVO ECONMICA SUJETA A RESTRICCIONES SE USA LAUNA FUNCIN OBJETIVO ECONMICA SUJETA A RESTRICCIONES. SE USA LAPROGRAMACIN LINEAL MIXTA ENTERA Y LA PROGRAMACIN NO LINEALMIXTA ENTERA. ALGUNOS DE ESTOS MTODOS ESTN INCLUIDOS EN LOSPAQUETES MODERNOS DE SIMULACINPAQUETES MODERNOS DE SIMULACIN.

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DISEO DE PLANTAS I

DISEO DE PROCESOS INTEGRADO

Tendencias en el diseo integrado de procesosg p

A CONTINUACIN SE PRESENTAN LAS TENDENCIAS EN INVESTIGACINCON APLICACIONES EN EL DISEO DE PROCESOS.

Uso eficiente de materias primas1. Sistemas de reactores novedosos

SE ESTN DESARROLLANDO NUEVAS TECNOLOGAS PARA LOSSE ESTN DESARROLLANDO NUEVAS TECNOLOGAS PARA LOSSISTEMAS DE REACCIONES QUMICAS, MAS ALLA DE LOS CLASICOSCSTR Y PFR.

2. Anlisis de sistemas con recicloDEBIDO A LA ESTRECHA INTEGRACIN EN MATERIA Y ENERGADEBIDO A LA ESTRECHA INTEGRACIN EN MATERIA Y ENERGA,PUEDEN OCURRIR GRANDES INTERACCIONES ENTRE LASUNIDADES. TOMANDO EL CONTROL DE LOS PROBLEMAS QUESURGEN CON LOS RECICLOS SE PUEDEN LOGRAR MEJORESSURGEN CON LOS RECICLOS SE PUEDEN LOGRAR MEJORESDISEOS DE PLANTAS COMPLEJAS.

3. Separacin reactivaCOLOCANDO LA REACCIN Y LA SEPARACIN EN LA MISMA UNIDADPUEDE CONDUCIR A AHORROS EN COSTOS DE CAPITAL Y

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PUEDE CONDUCIR A AHORROS EN COSTOS DE CAPITAL YOPERACIN. LA DESTILACIN REACTIVA ES UNO DE LOSEJEMPLOS.

DISEO DE PLANTAS I



Uso eficiente de materias primas4. Separacin de mezclas no ideales

LA SNTESIS DE SECUENCIAS DE SEPARACIN DE MEZCLAS NO IDEALES SE MANEJA HOY EN DIA POR MEDIO DE LOS MAPAS DE CURVAS DE RESIDUOS

5. Diseo de redes de intercambio de masaDE FORMA SIMILAR A LA INTEGRACIN ENERGTICA, SE ESTN DESARROLLANDO TCNICAS PARA LA OPTIMIZACIN DE OPERACIONES BASADA EN EL INTERCAMBIO DE MASADE OPERACIONES BASADA EN EL INTERCAMBIO DE MASA.

6. Manejo del hidrgenoEL HIDRGENO ES HOY UN PRODUCTO DE GRAN IMPORTANCIA DEBIDO A SU USO EN GRAN ESCALA ENIMPORTANCIA DEBIDO A SU USO EN GRAN ESCALA EN REFINACIN Y EL FUTURO DE LAS CELDAS COMBUSTIBLES. EL MTODO PINCH HIDRGENO VA EN ESA LNEA.

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DISEO DE PLANTAS I

DISEO DE PROCESOS INTEGRADODISEO DE PROCESOS INTEGRADO

Tendencias en el diseo integrado de procesosEficiencia energticaEficiencia energtica1. Columnas complejas

LAS COLUMNAS COMPLEJAS PUEDEN REDUCIR DRSTICAMENTE LOS COSTOS DE SEPARACIN DESEMPEANDO VARIAS TAREAS A LA VEZ.

2. Sistemas de destilacin trmicamente acopladosLAS COLUMNAS DE DESTILACIN ACOPLADAS PUEDEN OFRECER AHORROS DE ENERGA SUSTANCIALESAHORROS DE ENERGA SUSTANCIALES.

3. CogeneracinCONSISTE EN LA PRODUCCIN SIMULTNEA DE CALOR Y ENERGA. ESTE MTODO ES PARTICULARMENTE ATRACTIVO EN EL CASO DE PROCESOS QUE ENVUELVEN REACCIONES EXOTRMICAS.

4. Diseo de sistemas de baja temperaturaLA REFRIGERACIN ES UNA OPERACIN COSTOSA. SE PUEDEN LOGRAR AHORROS SIGNIFICATIVOS CONSIDERANDO SISTEMASLOGRAR AHORROS SIGNIFICATIVOS CONSIDERANDO SISTEMAS MULTIETAPAS Y EN CASCADA, ASI COMO TAMBIN FLUIDOS MIXTOS REFRIGERANTES.

5. Diseo automtico de redes de intercambiadores de calor

31PUEDE AUMENTAR DRAMTICAMENTE LA PRODUCTIVIDAD DEL DISEADOR, LIBERANDO MAS TIEMPO PARA LAS TAREAS CONCEPTUALES.

DISEO DE PLANTAS I



Reduccin de emisiones1. Diseo del sistema de agua

SE HAN DESARROLLADO MTODOS WATER PINCH PARARACIONALIZAR EL RECICLO DE AGUA DE PROCESO YOPTIMIZAR LA CARGA A LA PLANTA DE AGUAS RESIDUALES.

2. Minimizacin de emisiones de gases de escapeLA MINIMIZACIN DE LA EMISIN DE GASES COMO CO2, SO2,NOX Y OTROS GASES CIDOS ES UN TPICO CLAVE EN ELDISEO SUSTENTABLE DE PROCESOS DEBE SER MANEJADODISEO SUSTENTABLE DE PROCESOS. DEBE SER MANEJADOINTEGRANDO LOS SISTEMAS DE SERVIVIOS INDUSTRIALES,LA RECUPERACIN DE CALOR Y LA COGENERACIN, ASICOMO TAMBIN CON MODIFICACIONES DE PROCESOCOMO TAMBIN CON MODIFICACIONES DE PROCESO.

3. Caracterizacin ecolgica de procesosUNA APROXIMACIN SISTEMTICA BASADA EN DIAGRAMASDE FLUJO ESTADO ESTACIONARIO Y DINMICO PUEDE

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DE FLUJO, ESTADO ESTACIONARIO Y DINMICO, PUEDEAPLICARSE EN VISTA DE ECOBALANCES DE IMPUREZAS YMATERIALES PELIGROSOS.

DISEO DE PLANTAS IDISEO DE PLANTAS I


Tendencias en el diseo integrado de procesos

Control y OperatividadControl y Operatividad1. Diseo integrado y control

LA RELACIN ENTRE DISEO Y CONTROLABILIDAD ES UNTPICO MODERNO EN LA INTEGRACIN DE PROCESOS.

2. Control global de la plantaES UNA ACTIVIDAD DE DISEO QUE SE ENCARGA DEESTABLECER LA MEJOR ESTRATEGIA PARA CONTROLARTODA LA PLANTA Y SU RELACIN CON EL DISEO Y ELCONTROL DE LAS UNIDADES.

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PROTECCIN AMBIENTAL INTEGRADA CON LA PRODUCCINPRODUCCIN

Conceptos de proteccin ambiental

La manufactura de un producto implica el uso de materiasprimas y energa, as como tambin qumicos auxiliares (solventes,catalizadores, gases inertes). Desde el punto de vista ecolgico lacatalizadores, gases inertes). Desde el punto de vista ecolgico larelacin siguiente describe un proceso de manufactura.

(A+B+I) + (M+C+H) E P+S+R+W+F( ) ( )

A: reactante principal B: co-reactanteI: impurezas M: medio reactanteC: catalizador H: ayudantes qumicosE: energa P: producto principalS: producto secundario R: residuo

34W: desecho F: emisiones


PROTECCIN AMBIENTAL INTEGRADA CON LA PRODUCCINPROTECCIN AMBIENTAL INTEGRADA CON LA PRODUCCIN


LA PRODUCCIN SUSTENTABLE DE QUMICOS REQUIERE MAXIMIZAR ELPRODUCTO P DESEADO, DISMINUYENDO CERCA O IGUAL A CERO LACANTIDAD DE RESIDUOS, DESECHOS Y EMISIONES.LA CANTIDAD MNIMA DE DESECHOS PUEDE LOGRARSE MEDIANTE:

1. PROTECCIN AMBIENTAL INTEGRADA CON LA PRODUCCIN.Desarrollo de procesos ambientalmente amigables, evitando laproduccin de impurezas en los reactores..Reciclaje de los desechos en el proceso de manufactura.

2. MEDIDAS ANTI-CONTAMINACIN CON TCNICAS DE FIN DE CICLO (end-of-pipe).Transformacin de residuos en desechos benignos.Li i d d t id d i i

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.Limpieza de gases de componentes cidos con adsorcin qumica.

.Remocin de compuestos orgnicos voltiles de las purgas.

.Tratamiento de aguas residuales.

DISEO DE PLANTAS I

PROTECCIN AMBIENTAL INTEGRADA CON LA PRODUCCINPROTECCIN AMBIENTAL INTEGRADA CON LA PRODUCCINConceptos de proteccin ambiental

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PROTECCIN AMBIENTAL INTEGRADA CON LA PRODUCCIN


LAS TCNICAS DE FIN DE CICLO PUEDEN SOLVENTAR ELPROBLEMA DE CONTAMINACIN, PERO NO REMUEVEN SU CAUSA.

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PROTECCINAMBIENTALINTEGRADACONLAPRODUCCIN

Conceptosdeproteccinambiental

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PROTECCIN AMBIENTAL INTEGRADA CON LA PRODUCCINPROTECCINAMBIENTALINTEGRADACONLAPRODUCCIN


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DISEODEPLANTASI


Conceptos de proteccin ambientalConceptosdeproteccinambiental

Recomendacionesparamejorareldesempeoambientaldeunproceso:CAMBIAR LA RUTA DE LOS QUMICOSCAMBIARLARUTADELOSQUMICOSREEMPLAZARCATALIZADORESHOMOGNEOSPORHETEROGNEOSSLIDOSMEJORARLASELECTIVIDADDELAREACCINUTILIZANDOCATALIZADORESSELECTIVOSSELECTIVOSOPTIMIZARLACONVERSINQUEPROPORCIONELAMEJORDISTRIBUCINDEPRODUCTOS.UNABAJACONVERSINDAUNAMEJORSELECTIVIDAD,PEROAUMENTANLOSCOSTOSDERECICLO,QUEASUVEZPUEDENREDUCIRSE,MEDIANTEINTEGRACINENERGTICA.CAMBIARELMEDIODEREACCINQUEGENERACONTAMINACIN.PURIFICARLAALIMENTACINANTESDELOSREACTORES.REEMPLAZARSOLVENTESTXICOSPORMATERIALESMASINOFENSIVOS.

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DISEODEPLANTASI


MedidasparalasustentabilidadambientalAcontinuacinsepresentanalgunasformasdemedirlasustentabilidad.

I t id d d t i l S l d d hIntensidad de material: Se expresa como como la masa de desechos porunidad de productos de salida. Los desechos se calculan restando la masa deproductos y subproductos vendibles de la masa de materia prima. El agua y elaire no se incluyen a menos que estn incorporadas en los productosaire no se incluyen a menos que estn incorporadas en los productos.

Intensidad de energa: Es la energa consumida por unidad de productos desalida Incluye gas natural vapor electricidad y cualquier combustiblesalida. Incluye gas natural, vapor, electricidad y cualquier combustibleconvertido a la misma unidad de energa.

Consumo de agua: Cantidad de agua fresca por unidad de productos de salidaConsumo de agua: Cantidad de agua fresca por unidad de productos de salida,incluyendo prdidas por evaporacin y prdidas por tratamiento de desechos.

Emisiones txicas: Masa de materiales txicos liberados por unidad de

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pproductos de salida.

DISEODEPLANTASI


MedidasparalasustentabilidadambientalAcontinuacinsepresentanalgunasformasdemedirlasustentabilidad.

lEmisiones contaminantes: Representa la masa de contaminantes por unidadde productos de salida. El numerador se calcula como contaminanteequivalente en lugar de masa efectiva. Es mas difcil de cuantificar.

Emisiones de gases invernadero: Se expresan en dixido de carbono emitidoequivalente por unidad de productos de salida. Adems del CO2 de lacombustin directa se incluyen otras fuentes como la generacin de vapor ycombustin directa, se incluyen otras fuentes como la generacin de vapor yelectricidad.

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Diseño de Plantas 1

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