Diseño de Plantas Químicas

Universidad del Valle de Guatemala

Departamento de Ingeniería Química

Diseño de Plantas Químicas

Notas de Clase

Clase 01: Etapas del Diseño

El diseño es una actividad creativa. Es la síntesis de poner ideas juntas para alcanzar un propósito deseado. Juntar las ideas para algo que quiero. Poder llegar de una idea a algo sólido.

El diseño arranca con un objetivo específico en la mente, una necesidad a través del desarrollo y evaluación de posibles diseños, para llegar a la mejor manera de alcanzar el objetivo. Hay que hacer realizable la idea.

El diseñador estará restringido por muchos factores, los cuales reducirán el número de posibles diseños. Algunos restricciones fijas e invariables.

• Leyes físicas
• Regulaciones gubernamentales
• Estándares y normas: Estándares de Calidad (ISO)

Restricciones externas: Están fuera de la influencia del diseñador del cual su restricción es económica.

Restricciones internas: En donde el diseñador tiene algo de control. La selección del proceso y selección de materiales. Se toma en cuenta las restricciones que se tienen al utilizar los materiales y como va a afectar en el proceso, así mismo, cuanto me va a costar cada material y donde lo voy a conseguir.

Tiene que ir de la mano las restricciones para lograr funcionar.

La mayor restricción en cualquier diseño de ingeniería, son las consideraciones económicas, ya que las empresas tienen que generar utilidad. El tiempo también es una restricción. El tiempo disponible completar un diseño puede limitar el número de alternativas de diseño que pueden ser consideradas.

Restricciones en el diseño.

Se tendrán diseños factibles, estos dependerán de las condiciones del proceso, los materiales, personal, tiempo, métodos, cambio de procesos, y condiciones de procesos (Restricciones internas). De las cuales dependen de los recursos, leyes físicas, códigos y normalizaciones, regulaciones gubernamentales, limitaciones económicas y reglas de seguridad (Restricciones externas).  

(IMAGEN DE PRESENTACIÓN 1)

Diseño de plantas – Aplicación industrial

- Se tienen que tener claro los aspectos teóricos y prácticos y si se tendrá utilidad del proyecto que se está realizando.

Clasificación de productos químicos

1. Productos químicos básicos

1. Químicos comerciales
2. Químicos especiales
3. Biomateriales
4. Materiales poliméricos

1. Productos industriales

1. Películas
2. Fibras
3. Papel

1. Productos de consumo

1. Artículos para diálisis
2. Artículos para desalineación solar
3. Celdas de combustibles
4. Cosméticos
5. Detergentes.

El valor real de diseño de plantas:

Porqué un método de cálculo dado nos da resultados satisfactorios. Por lo que un Ing. Químico debe tener la habilidad de aplicar el conocimiento a situaciones prácticas.

Las etapas del diseño:

1. Idea inicial
2. Programa preliminar de investigación y desarrollo
3. Investigación del proceso
4. Desarrollo del proyecto
5. Decisión de financiamiento (Cómo voy a conseguir el dinero)
6. Diseño del proceso
7. Finalización

Las etapas pueden surgir de las siguientes

• Reconocimiento de una necesidad social o de ingeniería (Análisis de mercado).
• Creación o unas más soluciones (Estudio de literatura (patentes) e identificación de los datos preliminares requeridos).
• Síntesis preliminar del proceso (Determinación de reacciones, separaciones posibles condiciones operativas, preocupaciones ambientales).
• Refinar los datos requeridos del diseño (Establecer datos apropiados con software apropiado y verificar experimentalmente las claves).
• Preparar diseño detallado

• Desarrollar caso base
• Preparar diagrama de flujo del proceso
• Integrar y optimizar el proceso
• Control del proceso
• Dimensionamiento del proceso

• Valorar de nuevo la viabilidad económica del proceso
• Revisar de nuevo aspectos ambientales, de salud y seguridad
• Proveer reporte escrito de diseño
• Complementar diseño final
• Adquisición del equipo
• Fase de construcción
• Pruebas de arranque
• Iniciar la producción.

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Clase 02: Idea Inicial

Idea Inicial

El diseño de un proceso químico la necesidad es:

• Necesidad pública de un producto
• Una oportunidad comercial (desarrollo de varias formas de algo el cual tiene que ver con la competencia)
• Una prevención del departamento de ventas y mercadeo

Puede provenir del departamento de ventas, requerimiento del cliente, conocimiento de un producto de la competencia y puede surgir espontáneamente, o por un programa de investigación. Se desarrollan tendencias. Un empresario tiene la responsabilidad de revisar tendencias.

El diseñador deberá siempre cuestionarse los requerimientos de diseño (el proceso y las especificaciones de equipo) y mantenerlos bajo revisión conforme el diseño progrese.

Programa de investigación y desarrollo

Estudio general de posibilidades de un exitoso, considerando la s operaciones físicas.

Para proceder con el diseño el diseñador primero debe reunir los eventos relevantes y los datos requeridos:

• Información de los posibles procesos
• Desempeño del equipo
• Datos de propiedades físicas.

Investigación del proceso

Estudio de mercado preliminar, experimentos a escala laboratorio y producción de muestras de investigación del producto final.

Estudio Técnico, Legal, Mercado, Económico, Administrativo-Financiero

Proyectos de ingeniería Química

- Modificaciones, agregados a planta existente

- Nueva capacidad de producción, para cumplir la demanda creciente de ventas

- Nuevos procesos, desarrollados a través de investigación de laboratorio, planta piloto y por último el proceso industrial.

Desarrollo del proyecto

El primer paso para desarrollar el diseño es hacer un diagrama de bloques que muestre los pasos preliminares del proceso. Los pasos principales en el proceso:

• Enumerar las funciones principales (Objetivos) así como las restricciones para cada paso.
• Tipo de operación unitaria y equipo que deberá ser considerado.

Solución posible

Lluvia de idea, la generación de ideas para las soluciones posibles en un problema de diseño.

Proceso de selección:

• Posibles diseños, con las restricciones externas
• Diseños factibles, con las restricciones internas
• Diseños probables, con datos idóneos
• Mejor diseño (optimo), la mejor solución para el problema.

Desarrollo del proyecto

• Construcción de planta piloto
• Datos de diseño
• Información del proceso
• Análisis de mercado
• Pruebas del producto final
• Costo capital estimado para la planta
• Desarrollo de análisis de costo y rentabilidad del proceso

Decisión de financiamiento

• Presentación del trabajo preliminar de diseño a la gerencia general. Reportes orales y escritos.
• Diseño del proceso
• Selección y ordenamiento de las etapas
• Selección de especificación y diseño del equipo requerido para lograr las etapas de funcionamiento.
• Detalles de diseño: Controles, servicios, distribución de tuberías, etc.
• Información de diseño para la construcción de la planta: Dibujos de elevación, distribución de la planta, etc.

Finalización

• Requerimiento del equipo
• Construcción de la planta
• Arranque de la planta
• Mejoras en la operación
• Desarrollo de procedimientos estándar

Etapas en el Diseño

Importante

En el diseño de plantas, debe existir un buen balance en la combinación de la teoría, práctica, originalidad y el sentido común.

Suposiciones de datos son hechos solo cuando son necesarios.

Pasos para procesos químicos o bioquímicos (Revisar presentación 1)

Clase 02: Estudio preliminar de factores técnicos y económicos

Estudio preliminar

Clasificación diseño de proyectos

• Diseño preliminar
• Diseño detallado estimado
• Diseño detallado

Diseño preliminar: Que tanto trabajo debe ampliarse para el proceso propuesto}

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