Tipos de Operaciones en La Industria II

7/26/2019 Tipos de Operaciones en La Industria II

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PROCESOS INDUSTRIALES YTECNOLOGAS LIMPIAS

TIPOS DE

OPERACIONES

DIAGRAMAS Y

SIMBOLOS

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Cualquier proceso que se pueda disear consta de una

serie de operaciones fsicas y qumicas que en algunoscasos son especficas del proceso considerado, pero enotros, son operaciones comunes e iguales para variosprocesos. Generalmente tienen la siguiente secuencia:

Hoy por hoy las naciones, ciudades y pueblos no tendran calidad de

vida sin la industria de transformacin de alimentos entre otros

productos, gracias a los procesos de transformacin para obtener la

oportunidad de distribuirlos, aumentar su vida til y aprovecharlosracionalmente.

1. Materias Primas

2. Operaciones fsicas de acondicionamiento

3. Reacciones qumicas

4. Operaciones fsicas de separacin

5. Productos

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E:\DOCUMENTALES\FABRICACION DEL

PAPEL.WMV

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Cada una de estas operaciones es una operacin unitaria.Este concepto fue introducido en 1915 en el MassachussetsInstitute of Technology (M.I.T.).

Es todo proceso qumico conducido en cualquier escalapuede descomponerse en una serie ordenada de lo quepudieran llamarse operaciones unitarias, comopulverizacin, secado, cristalizacin, filtracin,evaporacin, destilacin y otros. El nmero de estas

operaciones bsicas no es muy grande, generalmenteslo unas cuantas de entre ellas intervienen en unproceso determinado.

Con esta simplificacin se ha reducido la complejidad delestudio de los procesos industriales, pues del conjunto de

todos los procesos qumicos que pueden imaginarse bastarcon estudiar el grupo de las 25 30 operaciones unitariasexistentes. Un proceso determinado ser, por tanto, lacombinacin de operaciones unitarias.

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Operacin y proceso unitario

Operacin Las operaciones

fsicas realizadas paraproducir estoscambios, tales comotransmisin de calor,flujo de fluidos,destilacin, etc.

Proceso. Los cambios qumicos

que ocurren en elreactor o reaccionesqumicas como:oxidacin, nitracin,polimerizacin,reduccin,

esterificacin, etc.Blgo.D

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Operacin unitaria

1) Modificando su masa o composicin (separacinde fases, mezcla,...)

2) Modificando el nivel o calidad de la energa que

posee (enfriamiento, evaporizacin, aumento depresin,..)

3) Modificando sus condiciones de movimiento(aumentando o disminuyendo su velocidad o sudireccin).

Cada operacin unitaria tiene como objetivo el modificarlas condiciones de una determinada cantidad de materiaen forma ms til a nuestros fines. Puede hacerse por trescaminos:

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Tipos de procesos

industriales

Existen varios tipos de clasificacin, sin

embargo la que se utiliza con mayorfrecuencia para discutir los tipos de procesosde control y las aplicaciones decomunicaciones es la segmentacin de las

industrias en unidades de operacincontinuas, discontinuas, por lotes y discretas.

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Operaciones continuas

Ejemplo,de este tipo de operaciones se encuentran enindustrias como la qumica, la petrolera y la energtica.

Son aquellas en las que la materia prima, losproductos intermedios y finales son fluidos yprocesados de manera continua por un largo perodode tiempo, en ocasiones por aos, sin paro alguno.

En lugar de la tecnologa de productos, latecnologa de procesos regularmente es la

llave para el xito de la economa.

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Un ejemplo tpico

La materia prima es el aire fro y la salida el aire

templado, conforme el aire de va calentando la entraday la salida se va modificando hasta que llega a una

estabilizacin, a partir de este momento, el consumo degas decae hasta un mnimo, que depender de las

prdidas de calor.

Puede ser un sistema de calefaccin para

mantener una temperatura constante en

una determinada instalacin industrial.

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El sistema de control consta de:

Un comparadorque proporciona una seal de error

igual a la diferencia entre la temperatura deseada y latemperatura que realmente existe; la seal de error seaplica al regulador que adaptary amplificarla sealque ha de controlar la electrovlvulaque permite el

paso de gas hacia el quemadorde la caldera.

A la vista de la instalacin se destacan dos caractersticaspropias de los sistemas continuos:

El proceso se realiza durante un tiempo relativamente largo,

requiere un perodo de arranque y cuando se detiene su paradano es instantnea, sino que requiere un tiempo de parada total.

Las variables empleadas en el proceso y sistema de control sonde tipo analgico; dentro de unos lmites determinados lasvariables pueden tomar infinitos valores.

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E:\DOCUMENTALES\OPERACION CONTINUA.WMV

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Operaciones discontinuas

Para que estos procesos sean costeables en su operacin,se realiza una automatizacin adicional para realizar loscambios en las condiciones de operacin. Ejemplos,deeste tipo de operaciones son las industrias que fabricanpapel, alimentos y algunos procesos qumicos.

Son lo mismo que las

operaciones continuas excepto

que con frecuencia se cambia de

un producto a otro.

Esto implica que en ocasiones se realicen paros yarranques en intervalos frecuentes, o cambiar de una

condicin de operacin a otra con el fin de realizar un

producto similar.

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Por ejemploSe trata de formar un conjunto de tres piezas que se han

obtenido a partir de una serie de procesos discretos; las piezasse ensamblarn como se indica en la figura y una vezcolocadas se roblonarn los remaches de forma que quedenunidas las piezas sin soldadura.

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Tradicionalmente, el concepto de automatizacin industrialse ha ligado a la aplicacin de los sistemas de controldiscreto y procesos por lotes, dejando los procesos

continuos a la regulacin automtica o servomecanismos.Los autmatas programables tienen su aplicacin principalen los procesos discretos y discontinuos.

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Operaciones por lotes

Las operaciones por lotes son la forma ms antigua de operarpero la ms frecuentemente usada en industrias como la

qumica, de alimentos, minerales, frmacos, textiles y pieles.

Adems de correr de manera

discontinuo, son diferentes en el

sentido en que el Procesamiento

se realiza siguiendo una secuencia

especfica.

La materia prima se mezcla

toda junta y luego se

procesa en una trayectoria

especfica bajo ciertas

condiciones de operacin

como temperatura, presin,

densidad, viscosidad, etc.

En algunas ocasiones se usan aditivos adicionales en diferentes

momentos en el ciclo de procesamiento. El producto deseado es

separado o condicionado en unidades de operacin por lotes.Blgo.D

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E:\DOCUMENTALES\PRODUCCION INTERMITENTE O EN

LOTESWMV.WMV

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Operaciones discretas

Los productos pueden ser fabricados uno a la vez o en

grandes cantidades en una lnea de produccin masiva.

Las operaciones

discretas son aquellas

en las que se produceun producto a la vez,

como los automviles,

refrigeradores, aviones,

barcos, etc.

Estos procesos utilizan una

lnea de ensamblaje donde

el producto se mueve a

travs de las diferentes

unidades de operacin o elproducto puede

permanecer de manera

estacionaria con diferentes

procesos en un mismo

lugar.Blgo.D

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Un ejemplo

De proceso discreto es la fabricacin de una pieza metlicarectangular con dos taladros. El proceso para obtener la piezaterminada puede descomponerse en una serie de estados quehan de realizarse secuencialmente, de forma que para realizarun estado determinado es necesario que se haya realizado

correctamente los anteriores:

Las fases del proceso son:

Partiendo de una pletina, se corta a la dimensindeterminada la pieza necesaria.

Transporte de la pieza hasta la taladradora. Realizar el primer taladro.

Desplazar la pieza.

Realizar el segundo taladro.

Evacuar la pieza.

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Ejemplo de los tipos de proceso utilizando la

fabricacin de un nctar de manzana.

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Representacin grfica de los

procesos industriales

El hecho de que el diseo de procesos tengacomo finalidad conseguir la optimizacin de todaslas actividades integradas en los procedimientos

elementales, no significa precisamente que estose logra por la sola idea de planificar lasoperaciones.

Por tal motivo, resulta oportuno remarcar la

preponderancia que tiene la supervisin de lasactividades si se pretende generar la mejoraprocesos y disminuir al mximo las insuficiencias.

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Consecuentemente, de esto surge, la necesidad de estudiarla implicancia del diseo proceso desde una perspectivaglobal, que incluya todas las funciones relacionadas con elproyecto especfico.

Simbologa:

Son conocidos a nivel internacional diversos conjuntos de

Normas de dibujo para equipos de proceso, que se puedenutilizar para el trazado de Esquemas de Procesos Industriales.

Entre las normas que se pueden utilizar estn las siguientes:

o Normas DIN (Alemania)

o Normas ASTM American Society of Testing Materials

o Normas ASME American Society of MechanicalEngineers

o Normas ANSI American National Standars Institute

o Nornas MIL-STD US Military Estndar

o Normas PDVSA L-TP 1.1

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Diagramas simplificado de

equipos. Es el diagrama de ingeniera ms simple (es decir, no de

carcter fundamental), donde se muestran (en forma de iconos)los equipos necesarios para una planta de proceso yinterconexin entre ellos se representa por lneas que enlazanun equipo con otro.

Este diagrama es apenas un pequeo paso ms detallado queel diagrama de flujo conceptual, consistente de simples cajas defuncionalidad, sin mayor preocupacin sobre la forma especficade los transportes necesarios.

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Pero el diagrama de los equipos del proceso secaptura, sin embargo, cada equipo necesario para

cumplir la funcionalidad de la caja negra y lossistemas de transporte, al menos de materiales.

En cada equipo se especifican los grados deconversin, las eficiencias y otros parmetros

gruesos que reflejan el requisito de diseo de cadauno.

El ingeniero que desarrolla este diagrama sabe,previamente, que los equipos que ha puesto en el

diagrama existen o que se les puede construir; sinembargo, no ha realizado clculos precisos de lasdimensiones, materiales de construccin, costosdetallados, etc.

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Representacin grfica de los pasos o tapas de unproceso. Utiliza smbolos, algunos son:

Inicio / Fin

OperacinOperacin manual

Base de datos

Decisin Informacin

escrita

Almacenamiento Subproceso

Conector

o esperas

Ejemplo de diagramas de flujo

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Inicio

Pesar materia prima

Agregarreactor

Reaccin qumica

Sacar

muestra

Medir viscosidadViscosidad

OK?

Enfriar y

descargarFin

NO

SI

Ejemplo de diagramas de flujo

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Vlvulas.

De este modo, podra definirse una vlvulacomo undispositivo mecnico con el cual se puede iniciar, detener oregular la circulacin (paso) de lquidos o gases medianteuna pieza movible que abre, cierra u obstruye en formaparcial uno o ms orificios o conductos

Es un Mecanismo que regula el flujo

de la comunicacin entre dos partes

de una mquina o sistema. Se

refieren a mecanismo que dejan

pasar un fluido en un sentido y loimpiden en el contrario (incluido el

llamado fluido elctrico).

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Tipos de Vlvulas en la

industriaVlvula de retencin.

La funcin esencial de una vlvula de retencin es impedir el pasodel fluido en una direccin determinada, y no retorno (retn).Mientras el sentido del fluido es el correcto, la vlvula de retencinse mantiene abierta, cuando el fluido pierde velocidad o presin la

vlvula de retencin tiende a cerrarse, evitando as el retroceso delfluido. La diferencia de presiones entre la entrada y la salida haceque la vlvula est abierta o cerrada.

Tambin se denomina anti-retorno. Por Ejemplo las Vlvulas deDiafragmas.

Vlvula de compuerta

La apertura y cierre se produce mediante el movimiento vertical deuna pieza interior en forma de cua que encaja en el cuerpo. Estacua interior puede estar recubierta de goma o de metal especial,por lo que la estanqueidad es muy buena.

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Vlvula de bola o vlvula esfrica

La apertura y cierre se produce por el giro de una esfera quetiene un agujero transversal.

Al girar la maneta, tambin gira un eje, el cual est acopladoa una esfera, unas juntas de PTFE (tefln) garantizan laestanqueidad.

Vlvula de seguridad o de alivio de presinVlvula de globo (o de asiento)

Vlvula que sirve para regular la cantidad de flujo que pasapor ella. El elemento de cierre asienta sobre una seccin

circular. A medida que el elemento de cierre se aproxima alasiento, la seccin de paso se reduce y por tanto aumenta laprdida de carga disminuyendo el caudal.

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Otro tipos de vlvulas

Vlvulas industriales. Vlvula de asiento. Vlvula de camisa. Vlvula hidrulica, caso particular de vlvulas industriales. Llave o vlvula de paso, caso de vlvulas en instalaciones de edificios

residenciales (tanto para agua, como para gases combustibles).

Vlvula multiva, dispositivo que funciona en circuitos hidrulicos,diviendo o mezclando fluidos de distintas procedencias, generalmentepara modificar su temperatura.

Vlvula de seguridad, para casos de exceso de presin, por avera o porexpansin trmica.

Vlvula antirretornoo vlvula de retencin, usada para evitar que unfluido se mueva en sentido no deseado a lo largo de una tubera.

Vlvula rotatoria, usada en los instrumentos de viento-metal. Vlvulas del corazn. Por analoga se denominan tambin vlvulas

los dispositivos que regulan el paso de electrones en determinadascircunstancias:

Vlvulas termoinicas.

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Aparato que sirve para separar por medios fsicos

una materia de otra

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Reactores.

El trmino reactor puede referirse: a un reactor, un tipo de motor; a un reactor, un patrn de diseo de software; a un reactor nuclear, un confinamiento donde se obtiene energa

nuclear; a un reactor qumico, un recipiente donde se realiza una reaccin

qumica; a Reactor 105.7, una estacin de radio de Mxico, D.F.; o a un biorreactor, un recipiente donde se realiza una reaccin

bioqumica.

Funcionamiento del reactor = f (entrada, cintica, contacto)

Un biorreactores un recipiente o sistema que mantiene un ambiente

biolgicamente activo. En algunos casos, un biorreactores unrecipiente en el que se lleva a cabo un proceso qumico que involucra

organismos o sustancias bioqumicamente activas derivadas de dichos

organismos.

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REACTORES BATCH, Esun reactor donde no

existe flujo de entrada

ni de salida, es

simplemente unreactor con un agitador

que homogeneiza la

mezcla.

Es esencialmente un

tanque en el que se ha

permitido que ocurrauna reaccion.

FERMENTADORES, sepuede definir como un

proceso natural de

oxidacin incompleta

que se da en

determinados

compuestos gracias a la

accin de diversos

factores.

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Fermentadores Clase I. incluyen sistemas de fermentacin totalmente automatizados,disponibles con volmenes estndar de 250 litros hasta 30 m3 a escala de produccin,

segn las especificaciones del cliente.

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Uso de los fermentadores.

Fermentador en tanda(Batch): una cantidad fija demateria prima se introduce

en el fermentador. El fermentador se inocula

con el microorganismoseleccionado y el proceso

de fermentacin ocurredurante un perodo detiempo especfico.


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Fed-batch:Se introduceparte de la materia prima alprincipio del proceso.

Se inocula con elmicroorganismoseleccionado comenzando elproceso de la fermentacin,

posteriormente el resto de lamateria prima se aadedurante el tiempo de lafermentacin.


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Continuo: Lacantidad de materia

prima que esintroducida en elfermentador esigual a la cantidad

de producto que seextrae de este.


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Factores que afectan la

fermentacin

Oxgeno: controla la velocidad detransferencia y es la resistencia en la interfaceentre la burbuja de gas y el lquido.

Temperatura: las fermentaciones deben serllevadas a cabo en un margen estrecho detemperatura y a ser posible constante.

pH: se debe controlar el pH del medio decultivo y aadir un cido o una base cuando senecesite para mantener constante el pH.


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Un intercambiador de calores un dispositivo diseado para transferircalor entre dos fluidos, o entre la superficie de un slido y un fluido en

movimiento.

Son elementos fundamentales en los sistemas de calefaccin,

refrigeracin, acondicionamiento de aire, produccin de energa y

procesamiento qumico, adems de en aparatos de la vida cotidiana

como calentadores, frigorficos, calderas, ordenadores, el radiador del

motor de un automvil, etc.

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Se denomina al dispositivo formado por dos placasconductoras cuyas cargas son iguales pero de signo

opuesto. Bsicamente es un dispositivo que almacena

energa en forma de campo elctrico.

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El trmino condensador puede

tener distintos significados. Uncondensador trmicoes un intercambiador de calor entre

fluidos, de modo que mientras uno de ellos se enfra, pasando deestado gaseoso a estado lquido, el otro se calienta. Se fabricanen tamaos y disposiciones diversas para ser empleados ennumerosos procesos trmicos.

Un condensador elctricoes un conjunto de dos superficiesconductoras en influencia total, usualmente separadas por unmedio elctrico, que sirve para almacenar energa elctrica.

Un condensador de flujos magnticos y de radiofrecuenciasvariables.En aerodinmica se estn utilizando para laconstruccin de los dispositivos satlites, debido a su reducido

peso y dimensiones. En laboratorio de qumica, a un tubo refrigerante.

En microscopa ptica,un Condensador (microscopa) es unsistema de lentes que concentra los haces de luz por debajo dela muestra que se desea observar.

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Mezcladores

El mezclado es el proceso en el cual varios ingredientes seponen en contacto, de tal forma que al final de la operacin,

se obtenga un sistema homogneo a cierta escala (desdemolecular hasta macroscpica).

Mezcladores de flujos o corrientes Mezcladores de paletas o brazos Mezcladores de hlices o helicoidales Mezcladores de turbinas o de impulsos centrfugos Otros tipos

- Mezclador de Tambor:- El molino coloidal- El Homogeneizador- Votator- Mezclador de conos giratorios

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VARIABLE DE LOS PROCESOS


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VARIABLE DE LOS PROCESOS

INDUSTRIALES

En todo proceso tenemos diversas variables, lascuales afectan las entradas o salidas del proceso.

Masa, Densidad, velocidad de los flujos yConcentracin.

Presin, Temperatura son las variables mscomunes en los procesos industriales, las cuales

son monitoreadas y controladas por medio de lainstrumentacin del proceso.

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Tareta.

Realice 10 ejemplos de operaciones yprocesos unitarios.

Realice un diagrama de flujos de unaindustria de su localidad.

Investigue y esquematice los smbolos ycodificacin de equipos de procesosindustriales.

Gracias..

Blgo.

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Tipos de Operaciones en La Industria II

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