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PROCESOS INDUSTRIALES

UNIDAD 1 Introducción a los Procesos Industriales OBJETIVO • Aprender el concepto de proceso industrial. • Identificar y analizar los procesos químicos industriales.

1. INTRODUCCIÓN

.¿Por qué son importante los procesos químicos industriales para los seres humanos? Para elaborar un producto que tiene una función deseada específica. Muchos niños llevan su almuerzo a la escuela todos los días. ¿No sería estupendo contar con un empaque de material ligero, seguro, fácil de abrir para transportar jugo o leche? Los envases de bebidas asépticamente empaquetadas cumplen estos requisitos del producto y han reemplazado los pesados y voluminosos termos en las mochilas del almuerzo. Pero, aunque los productos desechables son convenientes, llevan implícito el problema de la eliminación de desechos. Para convertir materiales de desecho en productos útiles. Para elaborar 1 libra de queso se utilizan 10 libras de leche. Las 9 libras restantes son suero. Por lo general, el suero simplemente era un producto residual que se descargaba en canales de agua cercanos o se rociaba en los campos de cultivo. En la actualidad se han desarrollado procesos de recuperación de los componentes útiles del suero. Por ejemplo, la proteína lactoferrina se extrae del suero y se emplea en fórmulas infantiles para mejorar la captación de hierro. De forma similar, los azúcares del suero pueden servir como materia prima en la producción de polímeros biodegradables.

Para mejorar el desempeño de un material natural. . La vincristina es un alcaloide de la vinca presente en cantidades diminutas en la planta de pervinca. Al ser concentrada y purificada, la vincristina ha demostrado ser un potente medicamento para tratar la leucemia y los linfomas. Para convertir materia en energía. A diario se utilizan grandes cantidades de energía para calentar o enfriar los hogares, impulsar los vehículos de motor y cocinar los alimentos. Las industrias manufactureras también requieren energía para poner en marcha sus procesos. Gran parte de esta energía se deriva de la combustión de combustibles fósiles como el gas natural, petróleo o carbón. En este proceso, la materia prima (gas natural, por ejemplo) reacciona con el oxígeno para formar dióxido de carbono y agua. En este caso, lo útil es la energía liberada por la reacción, no los productos de la reacción.

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Figura 1.1 Los procesos químicos convierten la materia prima en productos deseados. En la síntesis de los procesos químicos, se elige la materia prima apropiada, se seleccionan las reacciones químicas y las operaciones físicas necesarias para transformar las propiedades de las materias primas en las de los productos deseados. El objetivo es diseñar un proceso químico que sea seguro de operar, que utilice de manera eficaz y económica la materia prima, que los productos deseados sean confiables, y que tengan un impacto ambiental mínimo. Una enorme gama de industrias (del papel, alimentos,

plásticos, fibras, vidrio, materiales electrónicos, combustibles, farmacéuticos, por nombrar algunas) depende de los procesos químicos.

3.. DESARROLLO Proceso Es un concepto con varios usos. Puede tratarse de las diversas etapas que hay que atravesar para completar una cierta operación. Un proceso, en este sentido, contempla el paso por diferentes estados hasta que se alcanza la forma final de algo. Industrial Por su parte, es lo que está vinculado con la industria. Este concepto (industria) puede nombrar a las instalaciones en las que se desarrollan tareas destinadas a obtener o modificar productos. Los procesos industriales Por lo tanto, son actividades que se llevan a cabo para transformar materias primas y convertirlas en diferentes clases de productos. A través de un proceso industrial se pueden alterar las diversas características de la materia prima, como su tamaño, su forma o su color.

Las materias primas fundamentales son:

. Aire.

Abundante, fácilmente disponible y económico, el aire sirve como fuente de oxígeno y nitrógeno en muchos procesos químicos. El oxígeno se usa en gran medida para inducir reacciones de oxidación, y su empleo más importante es en la quema de combustibles para generar calor y electricidad. El descubrimiento de un método para “fijar” el nitrógeno atmosférico y convertirlo en amoniaco líquido hizo florecer la industria de fertilizantes agrícolas en general, con repercusiones muy importantes en la producción de alimentos suficientes para el consumo de la población mundial en constante crecimiento.

Agua. El agua se utiliza como reactivo en muchos procesos químicos y cumple una importante función como disolvente, particularmente en las industrias de la biotecnología: la antigua (por ejemplo, en la elaboración de cerveza), de mediana edad (producción de antibióticos a través de la fermentación) o nueva (producción de insulina a partir de células genéticamente diseñadas). El agua puede servir en el futuro como fuente de hidrógeno, un energético de combustión limpia, aunque esto sería demasiado costoso con la tecnología actual.

Origen Mineral.

. minerales son elementos o compuestos inorgánicos sólidos. Proceden de la explotación de los Los RECURSOS MINEROS, siendo la base de las industrias pesadas y de base (metalurgia, siderurgia, químicas, construcción...). Su distribución es irregular sobre la corteza terrestre, existiendo minerales muy abundantes y otros que son más escasos. Casi todos los minerales deben sufrir algunas adaptaciones para su uso industrial posterior. Los recursos mineros aptos para el uso industrial se clasifican como minerales metálicos (aquellos utilizados para la obtención de hierro, aluminio, cobre, entre otros); como minerales no metálicos (aquellos usados para la obtención de sal, fertilizantes...); y como rocas industriales (utilizadas para la construcción como el yeso para fabricar escayolas, la caliza para fabricar cementos, y para la ornamentación, como el granito, el mármol, entre otros). Combustibles fósiles. El gas natural, el petróleo crudo y el carbón son todos ejemplos de materiales a base de hidrocarburos producidos por la descomposición de organismos que alguna vez tuvieron vida. Además de proporcionar calor, luz y electricidad, los combustibles fósiles sirven como materia prima para efectuar la síntesis de productos basados en el carbono, tal como los polímeros para el plástico de las botellas desechables y los lentes de contacto, fibras para vestir y muebles, medicinas y pesticidas.

Productos agrícolas y forestales.

. Las

plantas vivas se basan en el carbono, pero también contienen una cantidad significativa de oxígeno fijo y (a veces) nitrógeno. El alimento de los humanos, por supuesto, se produce a partir de estas materias primas. Otros productos derivados de las materias primas agrícolas incluyen el papel, fibras naturales como lana o algodón, caucho natural y medicamentos. Se ha presentado un creciente interés en el uso de materiales agrícolas (también llamados biomasa) como materia prima para la producción de compuestos químicos con contenido de carbono, por lo que la gran dependencia de los combustibles fósiles no renovables se reduce.

Origen orgánico: Procedentes de las actividades del SECTOR PRIMARIO (agricultura, ganadería, pesca o sector forestal). Son la base de las industrias textiles (lana, algodón, lino, seda...), calzado (cuero...), alimentación (verduras, pescados, carnes...) y otras. Puede diferenciarse según su procedencia entre materias primas de ORIGEN ANIMAL O VEGETAL.

Origen químico: Grupo de materiales que no proceden directamente de la naturaleza, sino que SE OBTIENEN ARTIFICIALMENTE POR PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS, pero que sirven de base para otras muchas industrias, tales como los plásticos, o las fibras sintéticas

. Al igual que las fuentes de energía, no todas las materias primas son inagotables, es decir, su consumo tiene un límite, pues estas no se reproducen. Estas materias primas finitas se denominan no renovables, por ejemplo, las de origen inorgánico. Por el contrario, las de origen animal y vegetal se pueden considerar como materias primas renovables, ya que se reproducen, y su consumo no significa el fin del recurso, sino que habrá otros animales y plantas que los sustituyan. Sin embargo, aquellos animales y plantas que nacen de manera espontánea en la naturaleza, no cultivados o criados por el hombre, también corren el peligro de su desaparición si la explotación humana es más rápida que su reproducción natural (el caso de los sitios de pesca agotados por la sobreexplotación, o los espacios deforestados por la explotación maderera).

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En el proceso de transformación industrial CARACTERÍSTICAS participan diferentes componentes productivos: COMPONENTES PRODUCTIVOS 1. Materias Primas 2. Energía 3. Tecnología 4. Mano de obra

5. Capital

6. Organización empresarial

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En el proceso de transformación industrial CARACTERÍSTICAS participan diferentes componentes productivos: COMPONENTES PRODUCTIVOS 1. Materias Primas Recursos naturales que serán transformados en la Industria. 2. Energía Fuerza impulsora de la maquinaria. 3. Tecnología Maquinaria necesaria para la transformación de la materia prima. 4. Mano de obra Actividad humana que dirige y maneja la maquinaria para fabricar productos elaborados a partir de las materias primas. 5. Capital Inversión económica necesaria para el inicio y continuidad de la actividad productiva. 6. Organización empresarial Estructura organizativa de la empresa: mandos directivos e intermedios.

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CLASIFICACION DE LA INDUSTRIA DE PROCESOS Los Procesos Industriales en general, comprenden una extensa variedad de procesos de manufactura, y es muy común encontrar más de un proceso de transformación capaz de lograr un mismo producto. Los Procesos Industriales se pueden clasificar así: SEGÚN LA MATERIA Físicos: No se cambia la estructura molecular del material. Ejemplos: corte, pulido, pintura de un molde, estirado.

Químicos: . Se cambia la estructura molecular del material. Ejemplos: combustión, corrosión, fermentación.

Biológicos: . Emplea material vivo. Ejemplo: procesamiento de frutas, biotecnología.

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SEGÚN LA TECNOLOGÍA USADA: Manual o Artesanal: Las operaciones las realizan los operarios manualmente. Es un proceso en el que no se utiliza ninguna tecnología avanzada. En este proceso no se utilizan materiales químicos, ni industriales. Algunos ejemplos son: Alfarería: el arte de elaborar objetos de barro o arcilla. Carpintería: el arte donde se trabajan tanto la madera como sus derivados. Bordado: consiste en la ornamentación por medio de hebras textiles, de una superficie flexible Herrería: el arte de crear objetos con hierro o aluminio. Cerámica: el arte de crear recipientes, vasijas y otros objetos de cerámica o arcilla transformados en terracota, loza o porcelana. .

Mecanizado: . Combina las operaciones manuales con maquinarias. Por ejemplo el mecanizado realizado por el mecánico con un torno.

Automatizado: . El proceso se realiza con tecnologías avanzadas para que se controle y elabore los productos las maquinas sin intervención humana. Por ejemplo la utilización de robots en la construcción de máquinas.

SEGÚN LA ECONOMÍA: . Primario Los procesos industriales primarios o también llamados de explotación están formados por las actividades económicas relacionadas con la transformación de los recursos naturales en productos primarios no elaborados. Usualmente, los productos primarios son utilizados como materia prima en las producciones industriales. Las principales actividades del sector primario son la agricultura, la minería, la ganadería, la silvicultura, la apicultura, la acuicultura, la caza y la pesca. Las industrias de procesos primarios o de materias primas buscan sus insumos directamente en la naturaleza. La fuente de recursos naturales: yacimientos, bosques, pozos de petróleo, extensiones agrícolas. Por ese motivo la detección de la fuente de recursos naturales será el primer paso a realizar; en algunos casos la tarea es sencilla ya que los yacimientos o los cultivos están a la vista. En otros casos es más compleja porque los recursos naturales se encuentran bajo tierra. Posteriormente se realiza la explotación según el procedimiento de recolección o de excavación y perforación.

Secundario: . Los realizan las empresas que transforman las materias primas en productos. Ejemplo: textiles, químicos, cosméticos, alimentos, confecciones. Terciario: Los realizan las empresas que prestan servicios con los productos de los sectores anteriores. Ejemplo: telecomunicaciones, banca, escuelas, hospitales

. SEGÚN LA FORMA DE PRODUCCIÓN: Continua: Son aquellas en las que la materia prima, los productos intermedios y finales son fluidos y son procesados de manera continua por un largo período de tiempo, en ocasiones por años, sin paro alguno. Discontinua: 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 y arranques en intervalos frecuentes, o cambiar de una condición de operación a otra con el fin de realizar un producto Similar.