Estrategia de Ingeniería de Procesos1
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7/23/2019 Estrategia de Ingeniera de Procesos1
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Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
Estrategia de Ingeniera deprocesos
Prof. Doc. Renzo Cosme Pecho
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Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
Dr. Renzon Cosme Pecho
I ngeniero Quimico de Profesion, M aestr ia
y especializaciones en Medio Ambiente ysegur idad (Peru) y Dr. en I ngenier ia de
materiales y procesosquimicos (Brasil )
MBA en gestion de Proyectos (Brasi l) y
MBA internacional (Por tugal),
Coordinador de proyectos de investigacion
y docente en diferentes universidades
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Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
30% Prueba Parcial
30% Prueba Final
40% Presentacion del trabajo grupal
Evaluacin
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Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
Concepto de Proceso Diseo de procesos: Motivaciones
Concepto de Sntesis de Procesos. Elementos
Estado actual y tendencias del desarrollo de la sntesisde procesos
Naturaleza del problema de sntesis
Temario
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Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
FNTE BIBLIOGRFICA DEFINIO DE PROCESSO
NORMA NBR ISO 9000:2000Conjunto de atividades inter-relacionadas quetransforma insumos (entradas) em produtos (sadas).
IDEF IntegrationDefinition for Modeling ofProcess
Conjunto de atividades, funes ou tarefasidentificadas, que ocorrem em um perodo de tempoe que produzem algum resultado.
Michael HammerGrupo organizado de atividades relacionadas que,juntas, criam um resultado de valor para o cliente.
Thomas DavenportOrdenao especfica das atividades de trabalho, notempo e no espao, com um comeo, um fim e inputs
e outputsclaramente identificados.Rohit Ramaswamy
Seqncias de atividades que so necessrias pararealizar as transaes e prestar o servio.
Dainne GallowaySeqncia de passos, tarefas ou atividades queconvertem entradas de fornecedores em uma sada eadiciona valor s entradas.
Algunas definiciones de Proceso
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Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
TRANSFORMAES EM CADA
POSTO DE TRABALHO
ENTRADA
MATERIAIS SERVIOS INFORMAES
SADA
MATERIAIS SERVIOS INFORMAES
AGREGAO DE VALOR
PROCESSOS
PROCESSO
acen a cada momento las organizaciones?
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7/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
ESCOVAR
OS DENTES
ENTRADA
MATRIA-PRIMA
ESCOVAS PASTA DE DENTE GUA
PESSOA - AGENTE
SADA
PRODUTO
DENTES HIGIENIZADOS
PROCESSO
AGREGAO DE VALOR
(DENTES PROTEGIDOS CONTRA CRIE)
Ejemplo: Escobillar los dientes?
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8/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
Necesidad de producir productos qumicos nuevos y/o concaractersticas mejoradas para diversos usos, que seobtienen debido a:
Trabajos de investigacin de qumicos, bioqumicos, eingenieros para satisfacer requerimientos de clientes.
Por accidente (ej: Tefln (tetrafluor-polietileno).
Origen de las necesidades del Diseo de
Procesos
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9/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
Disponibilidad de una nueva fuente de materias primaseconmicamente atractiva.
Los productos qumicos surgen en un amplio espectro deindustrias:
petroqumicos petrleo
gases industriales alimentos
frmacos polmerosrecubrimientos materiales electrnicos
productos bioqumicos etc.
Origen de las Necesidades del Diseo de Procesos
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10/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
La experticia del ingeniero propende la generacin de:
Nuevos productos qumicos.
Nuevos procedimientos para obtener productosqumicos existentes.
Particularmente, debido a la concientizacin pblica,muchos proyectos de diseo implican el rediseo, o el
retrofitting, de procesos qumicos existentes parasolucionar problemas ambientales y adherir a estndares deseguridad ms estrictos.
Origen de las Necesidades del Diseo de Procesos
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11/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
Las prioridades y objetivos diferirn considerablemente deacuerdo a:
Tipo de producto qumico segn el mercado de venta al queacceden.
Ciclo de vida til del productoPatentes- Secreto
Valor agregado del producto
Escala de produccin
El Diseo de Procesos en relacin a los Productos
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12/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
El Diseo de Procesos en relacin a
los Productos
Commodities o qumicos a granel: stos se producen en
grandes volmenes y se comercializan sobre la base de sucomposicin, pureza y precio.
Ej: cido sulfrico, N2, O2, C2H4 y Cl2.
Clasificacin de los productos qumicos
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13/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
De la qumica fina: stos se producen en pequeasvolmenes, con alto valor agregado y se comercializan sobrela base de su composicin, pureza y precio.
Ej: xido de Cl-propileno, (usado para produccin de resinasepxi, resinas de intercambio inico, y otros productos),dimetil formamida (se usa por ej., como solvente, medio de
reaccin e intermedio en la produccin de frmacos), cido n-butrico (usado en aromatizantes, fragancias, etc); titanato deBa en polvo (usado para la fabricacin de capacitareselectrnicos).
El Diseo de Procesos en relacin a
los Productos
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14/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
Especialidades o qumicos funcionales:
stos se producen en volmenes pequeos con un alto
valor agregado y se comercializan debido a su efecto ofuncin, ms que su composicin qumica. Ej: frmacos,pesticidas, desecadores, perfumes, aromatizantes,saborizantes, etc.
El Diseo de Procesos en relacin a los
Productos
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15/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
Los Productos se comercializan sobre la base .
De su composicin: INDIFERENCIADOS De su funcin: DIFERENCIADOS
Indiferenciados vs Diferenciados. Valor relativo
El Diseo de Procesos en relacin a
los Productos
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16/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
Ciclo de vida til de un producto
El Diseo de Procesos en relacin a
los Productos
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17/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
Elementos en el Diseo de Procesos
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18/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
a- La eleccin de un proceso:
El producto puede obtenerse por distintas rutas,
correspondientes a procesos diferentes.
b- La eleccin de la capacidad:
La capacidad de produccin de la planta varia segn la fuentede informacin o sea en el Valor Base: Se adecua a las ventasesperadas del producto. Se basa en las dimensiones estndarde los equipos
Elementos en el Diseo de Procesos
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19/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado
c- La eleccin de la topografa:
Elementos en el Diseo de Procesos
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d.- La eleccin de las condiciones del proceso:
Elegido el proceso, la capacidad de planta y la red delproceso, se optimizan las condiciones de operacin:Temperaturas / Presiones / Tiempos de residencia / % derecuperacin / Etc.
e.- Las siguientes etapas involucradas son:
La seleccin inicial de equipos Poltica de reemplazo Control Seguridad
Lay out
Elementos en el Diseo de Procesos
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1- Etapa de investigacin:
Bsqueda de: Nuevos productos Nuevas rutas hacia productos existentes
2- Etapa de desarrollo:
Estudio preliminar que permite concluir que el producto eseconmicamente viable (rentable)Obs: Si no est adecuadamente organizado puede converger a flow sheet que revelenignorancia de la realidad econmica.
3- Etapa de diseo conceptual:
Aqu se establecen las relaciones entre los equipos, las condicionesbsicas de operacin de los mismos, los servicios auxiliares, entre otrosaspectos. Bsicamente se consolida una estructura (flowsheet) y seresuelven los balances de materia, energa y cantidad de movimiento(presiones)
Actividades en la Tarea de Diseo de una Planta
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Actividades en la Tarea de Diseo de una Planta.
4- Etapa de ingeniera bsica:
Dimensionamiento de los equipos tal que tengan lacapacidad y superficies adecuadas para realizar las funcionesdel proceso Tambin se define el sistema bsico de control, y
el piping asociado (diagramas de caeras e instrumentos oP+I).5- Etapa de ingeniera de detalle: Una vez definido elproceso conceptual, y superada la etapa de ingeniera
bsica, se desarrolla el detalle de todo el proceso, losdetalles constructivos de los equipos, las caeras, el layout,etc.6- Construccin:
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Sntesis de Procesos
Involucra la generacin de alternativas en todas las etapas de laingeniera de procesos dentro del proceso innovativo. [Siirola, 1972]
Determinar y generar el conjunto de alternativas estructuralesposibles capaces de cumplir objetivos especificados. [Umeda,1980/Stephanopoulos, 1983].
SPC es un actividad discreta de toma de decisiones para conjeturar (i)
cul de las muchas equipos y compuestos debieran usarse,(ii) cmodeberan interconectarse [Westerberg (1980)].
Especificar transformaciones qumicas y fsicas y la seleccin de losequipos y sus interconecciones que permiten implementarlas, para
convertir las materias primas disponibles en determinados productosfinales en escala de produccin industrial [Morari, 1983]
Sin considerar el tipo de definicin, las tareas de diseo son comunes atodas las metodologas de diseo
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nlisis en el Desarrollo de la Sntesis
Proceso Conceptual Amundson, 1988)
Meso escala (1960-1980):Concepto de Operacin UnitariaAcoplamiento: Proceso-Equipos
Macro Escala (1990s):
Integracin,Interacciones con el mercado y la logstica
Micro escala (1995): ]Partculas, acoplamiento reacc+energa+transpDiseo molecular
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Niveles de Anlisis en el Desarrollo de l a
Sntesis de Proceso
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Sintesis de l proceso conceptual SPC)
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Motivaciones para el desarrollo de Proyectos
de Sntesis de Procesos
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Desarrollo de procesos
Optimizacin de la cadena de suministros
Desarrollo de catalizadores
Estrategia de IP
Planificacin de I&D
Nuevos productos
Motivaciones para el desarrollo de Proyectos
de Sntesis de Procesos
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Recursos limitados
Definicin de lo entregable
Cooperacin interdisciplinaria
Manejo de la informacin.
Retos para la SPC o Limitaciones
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El problema de la Representacin: Es posible desarrollaruna representacin que sea lo suficientemente rica (eninformacin) que permita incluir todas las alternativas ysuficientemente inteligente para ignorar
automticamente opciones ridculas?
El problema de la Evaluacin: Es posible evaluar en formaefectiva las alternativas de manera de poder compararlas?
El problema de la Estrategia: Puede desarrollarse unaestrategia que localice las mejores alternativas sinenumerar total y exhaustivamente todas las opciones
Los tres problemas de la SPC
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Considerando los desarrollos recientes y las investigaciones emergentes
en SPC existen nuevos problemasPuede desarrollarse una representacin que permita la generacin
de nuevas unidades y caminos de proceso?Pueden diferentes alternativas ser efectivamente evaluadas usando
el concepto de ciclo de vida y requerimientos multiobjetivos?Puede una estrategia ser desarrolla para que rpidamente ubique
las mejores e innovadoras alternativas sin enumerar totalmentetodas las opciones?
Las soluciones efectivas dependen de la naturaleza de las metas dediseo
Los tres problemas de la SPC
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Seleccionar dentro de un espacio de posibilidades aquellasalternativas que en base a algn criterio de seleccinpredeterminado, satisfagan los objetivos deseados
La tarea de sntesis
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Cuando se consideran posibles caminos para llegar alobjetivo, se debern considerar muchos factores, los cualesdelimitarn el nmero de posibles soluciones, pero,raramente habr solo una solucin al problema (solo un
diseo).Posiblemente se debern considerar varios caminosalternativos para llegar al objetivo, varios diseos sernbuenos, dependiendo de la naturaleza de las restricciones.
Restricciones al diseo
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Restricciones al diseo
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Como armar el Diagrama de Flujo ?
Como se describe el Diagrama de Flujo ?
Y Que tipo de variables estn involucradas?
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Como armar el Diagrama de Flujo ?
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Caractersticas de la tarea de diseo
Dada la magnitud y complejidad del problema de diseo, lasactividades secuenciales aconsejadas son:
1. Definicin del problema de diseo (regin factible)
2. Establecimiento de criterios de seleccin (Funcin objetivo)
3. Generacin del conjunto de alternativas estructuralesposibles
4. Reduccin del espacio de alternativas
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Conclusin de la tarea de diseo
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Metodologia Iterativa
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Metodologa iterativa diseo conceptual)
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Mtodos de SPC
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Introduccin al diseo optimo
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Proceso de Diseo Optimo
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Diseo convencional Vs Diseo Optimo
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Formulacin de problemas de diseo optimo
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Formulacin del Problema
Qu restricciones tengo en mi diseo (el sistema)?
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Ejemplo: Diseo de una estructura de
dos barras
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Ejemplo: Diseo de una estructura de
dos barras
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