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• Angie Yulieth Romero

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TAREA 1 INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS QUÍMICOS INDUSTRIALES.

PRESENTADO POR:

ANYI YULIETH ROMERO GUMAN CEDULA: 1105614053 CELULAR: 3118320246 SKYPE: ANGIE_ROMERO21

PROCESOS QUIMICOS GRUPO: 332569_6

TUTORA: CLAUDIA MARCELA MARIN

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA INGENIERÍA INDUSTRIAL CEAD IBAGUE 2019

INTRODUCCION

A través del desarrollo de este trabajo se logró aplicar los conocimientos adquiridos en la unidad 1 y además se busca comprender y clasificar las transformaciones físicas, químicas o bioquímicas de las operaciones unitarias que constituyen los fenómenos de transferencia, bien sea de masa, calor o movimiento en diferentes tipos de procesos. Al mismo tiempo analiza los procesos de forma general construyendo diagramas de bloques e introduciéndose a la representación gráfica de un proceso por medio de los diagramas de flujo de proceso.

Objetivos

 Conocer que es un diagrama de bloque y para qué sirve.  se espera que el estudiante se apropie de los conceptos teóricos entregados en la Unidad 1, desarrolle actividades prácticas identificando y clasificando las operaciones unitarias y procesos según el fenómeno de transferencia que lo gobierna, así mismo la representación gráfica de los procesos por medio de los diagramas de flujo (PFD).  Aplicar los conceptos de procesos químicos, que son de gran importancia en la vida profesional.

Pasos, fases o etapa de la estrategia de aprendizaje a desarrollar: Tarea 1–Introducción a los procesos químico industriales, contiene 5 ejercicios:

Ejercicio 1: Operaciones Unitarias. Ejercicio 2: Fenómenos de Transferencia. Ejercicio 3: Procesos. Ejercicio 4: Operaciones unitarias y diagrama de bloques. Ejercicio 5: Diagrama de flujo de procesos (PFD). Actividades a desarrollar: La tarea 1 se compone de una serie de ejercicios que se describe a continuación: Ejercicio 1: Operaciones Unitarias Para el desarrollo de este ejercicio, es necesario que revise en el Entorno de Conocimiento (Unidad 1), la siguiente referencia:  Machuca, S. D. I., & Hervás, T. M. (2012). Operaciones unitarias y proceso químico. (pp. 13 – 14; 18 – 76). Málaga: Editorial IC. Una vez realizada la lectura, el estudiante completará la información faltante en la tabla 1 con el fin de que realice una concreta introducción a las operaciones unitarias y fenómenos de transferencia. DEFINICIÓN DE OPERACIONES UNITARIAS Aquellas operaciones comunes realizadas, basadas en procesos físicos y químicos, que se llevan a cabo en las distintas industrias. Operaciones Continuas Operaciones Discontinuas Operaciones Semi continuas Cuando no hay Se produce en distintas fases la Se producen una incorporación y una incorporación de nuevas operación, con adición de extracción durante la operación, es sustancias a lo largo de la nuevas sustancias. Se van decir, se añaden y extraen elementos, operación. El proceso se incorporando nuevas a lo largo de todo el ciclo. inicia con los productos y sustancias. Pero sin producir finaliza con las mismas variaciones en los parámetros cantidades. Fenómeno de Definición Fuerza Ejemplo de Operación Unitaria Transferencia Impulsora La Masa es la Es la diferencia -destilación Masa medida que indica la de

cantidad de materia que tiene un cuerpo. (TP Laboratorio Químico, s.f.)

Calor

Movimiento

Materia y Calor

Aquellas operaciones en la que existe un paso de energía entre dos sistemas cualesquiera, donde el proceso de transferencia entre dos cuerpos, por la distinta temperatura. (Machuca Sanchez & Hervas Torres, 2012) Cuando se habla de operaciones básicas, estas se refieren a aquellas operaciones comunes realizadas, basadas en procesos físicos y químicos, centradas en el movimiento (Machuca Sanchez & Hervas Torres, 2012) Los diferentes materiales en el planeta tierra

concentración

Es la diferencia de temperatura

La destilación consiste en la separación de los componentes de una mezcla líquida en función de sus volatilidades o puntos de ebullición. Transferencia de calor El flujo de corriente eléctrica

A través de FLUJO DE FLUIDOS fluidos y sólidos. Separar distintas sustancias mediante la centrifugación, es ocasionada gracias a la inercia.

Contacto físico entre los elementos o

CRISTALIZACION El secado de un cuerpo. Si una sal hidratada se somete al calor, liberará

permanente intercambian calor, es decir transfieren energía calórica entre ellos, siempre desde el cuerpo más caliente al más frío, lo que provoca cambios en la temperatura de los mismos. (COLEGIO DE ENSEÑANZA SECUNDARIA Nº 3118 “NTRA. SRA. DE COVADONGA”)

fases.

el agua de hidratación en forma de vapor.

Ejercicio 2: Fenómenos de Transferencia Para el desarrollo de este ejercicio, es necesario que revise en el Entorno de Conocimiento (Unidad 1), la siguiente referencia: -Machuca, S. D. I., & Hervás, T. M. (2012). Operaciones unitarias y proceso químico. (pp. 08 – 13). Málaga: Editorial IC. Una vez realizada la lectura, el estudiante completará la información faltante en la tabla 2 para una concreta introducción a los fenómenos de transferencia.

Clasificación de las Operaciones Unitarias: Definiciones Masa

Calor

Movimiento

Masa y Calor

La Masa es la medida que indica la cantidad de materia que tiene un cuerpo. (TP Laboratorio Químico, s.f.)

Aquellas operaciones en la que existe un paso de energía entre dos sistemas cualesquiera, donde el proceso de transferencia entre dos cuerpos, por la distinta temperatura.

Cuando se habla de operaciones básicas, estas se refieren a aquellas operaciones comunes realizadas, basadas en procesos físicos y químicos, centradas en el movimiento (Machuca Sanchez & Hervas

Los diferentes materiales en el planeta tierra permanente intercambian calor, es decir transfieren energía calórica entre ellos, siempre desde el cuerpo más caliente al más frío, lo que provoca cambios en la temperatura de los mismos. (COLEGIO DE

(Machuca Sanchez & Hervas Torres, 2012)

Torres, 2012)

ENSEÑANZA SECUNDARIA Nº 3118 “NTRA. SRA. DE COVADONGA”)

Operación

Definición

Unitaria Sedimentación

Movimiento de sólidos en seno de fluidos; Separación solido-líquido y liquidoliquido

Representación Gráfica

Clasificación

Justificación

Transferencia Este de movimiento fenómeno de transferencia se hace necesario en los procesos químicos para identificar diferentes patrones y factores que puedan alterar un producto en

Ejemplo

Separación de membrana. Separación de lodo producido en el tratamiento de aguas residuales.

la industria Liofilización

Eliminación de agua de un sólido por sublimación

Transferencia de calor y masa

Es una técnica de secado que consiste en separar agua de un determinado producto mediante congelación rápida y

Extracción. Deshidratació n de alimentos, medicamento s, materiales biológicos y otros productos sensibles al calor

posterior sublimación del hielo formado a presión reducida. Convección

Transporte de calor por movimiento de masa o de circulación dentro de la sustancia.

Transferencia de calor

Un fluido, como consecuencia de tener una masa y una velocidad, puede transportar una cantidad de movimiento. Además, en virtud de su temperatura, es capaz de portar una energía.

Destilación

Separación de componentes de una mezcla liquida en base a su diferente volatilidad.

Transferencia de masa

Separación de una mezcla liquida por vaporización parcial de la misma y condensación del vapor generado.

Transmisión de calor. Al calentar agua en una olla, el agua en contacto con la base de la olla asciende, mientras que el agua de la superficie desciende y ocupa el lugar que dejo caliente.

Secado. Obtención de etanol a partir de mezclas hidroalcoholicas.

Ejercicio 3: Procesos Para el desarrollo de este ejercicio, es necesario que revise en el Entorno de Conocimiento (Unidad 1), la siguiente referencia:

Machuca, S. D. I., & Hervás, T. M. (2012). Operaciones unitarias y proceso químico. (pp. 177 – 189). Málaga: Editorial IC. Recuperado de: https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/detail.action?docID=3212209# Una vez realizada la lectura, el estudiante completará la información faltante en la tabla 3 con el fin de que realice una concreta introducción a los procesos y su respectiva clasificación. Definición de Proceso

Ejemplo

Conjunto de actividades, debidamente Proceso de elaboración de una escultura. ordenadas, que tienen por objetivo obtener una circunstancia u acto específico. Definición de Proceso Químico Un proceso químico es un conjunto de operaciones químicas y/o físicas destinadas a la transformación de unas materias iniciales en productos finales diferentes. Se considera que un producto químico es diferente de otro cuando tenga diferentes propiedades, esté en diferente estado o hayan cambiado sus condiciones.

Ejemplo Hidrólisis. Proceso mediante el cual se disuelve un ácido o una sal en agua para provocar que el intercambio de aniones y cationes descompongan los elementos.

Definición de Proceso Industrial

Ejemplo

Un proceso industrial es comprendido como Fábrica de zapatos, quien se encarga de todo desarrollo sistemático que conlleva una conseguir la materia prima y transformar serie de pasos ordenados u organizados, que se dicha materia en su producto final. efectúan o suceden de forma alternativa o simultánea, los cuales se encuentran estrechamente relacionados entre sí y cuyo propósito es llegar a un resultado preciso. Proceso

Continuo

Discontinuo

Semi continuo

Definición

Un proceso de flujo continuo utiliza un método de fabricación cuyo propósito es mover una sola unidad en cada paso de un proceso, en lugar de tratar unidades

Proceso de elaboración que requiere un volumen de producción moderado y permite diferentes gamas de productos de manera sucesiva.

De acuerdo a la variación del proceso con el tiempo, los mismos pueden ser clasificados en estacionarios o transitorios.

como lotes para cada paso -continuamente se -son menos comunes. realizan nuevos productos -con frecuencia se -es beneficioso cambia de un producto a otro. para muchas industrias -se realiza una -es un método automatización utilizado, para adicional para mejorar la mejorar los cambios eficiencia en la en las condiciones de producción. operación.

- Si en un proceso dado, los valores de las variables no cambian en el tiempo, entonces el proceso está operando en un estado estacionario. - si las variables del proceso cambian en el tiempo, el proceso es operado en estado transitorio o no estacionario.

Ejemplo

La fabricación de vehículos, donde se requiere cubrir la alta exigencia de los clientes.

La filtración, ya que después de determinados periodo de operación es necesario limpiar los filtros.

Ventajas (2)

Especialización del personal que minimiza errores, aumenta el rendimiento y reduce costes de formación.

-Flexibilidad de operación.

En un intercambiador de calor, puede entrar agua a 25 C y salir a 80 C. Claro que el agua ha cambiado su temperatura, pero en el estado estacionario, la temperatura del agua a la entrada y a la salida siempre será la misma. -Permite utilizar el equipamiento diseñado para descontinuo. -Se obtiene mayor productividad que en los procesos descontinuos.

-El coste de instalación.

-Mantiene alto el tiempo improductivo.

Características (3)

Desventajas (2)

-La criticidad de la intervención humana que

-Permite el control por lotes.

-Mayor complejidad en el control.

-Se obtiene menor productividad que en los procesos continuos. -El tiempo muerto.

puede causar retrasos. Representación Gráfica

Ejercicio 4: Operaciones Unitarias y Diagrama de Bloques Para el desarrollo de este ejercicio, es necesario que revise en el Entorno de Conocimiento (Unidad 1), la siguiente referencia: Machuca, S. D. I., & Hervás, T. M. (2012). Operaciones unitarias y proceso químico. (pp. 13 – 14; 18 – 76). Málaga: Editorial IC. De acuerdo a los temas estudiados, elaborará el diagrama de bloques del proceso que a continuación encontrará de forma teórica, es decir, convertir la explicación del proceso en su representación gráfica, identificando de forma ordenada las operaciones unitarias que intervienen, materias primas, insumos y desechos. Proceso de estudio: Para la fabricación de aceite de soya se parte del fríjol de soya, el cual después de molido en un molino de engranajes, se pasa a un extractor en donde se trata con tricloroetileno. Los productos del extractor se pasan a un asentador; en este el líquido sobrenadante se pasa a un evaporador y los sólidos a un secador de bandejas. El sólido resultante se vende como alimento para ganado. En el evaporador se concentra la solución de aceite de soya, luego de concentrarse, la solución se manda a una columna de destilación de platos. Por el fondo de la columna entra vapor vivo que sirve como medio de calentamiento y de separación del aceite de soya del solvente. Por el domo de la columna (parte superior) sale el vapor de agua más el tricloroetileno, mientras que por el fondo se obtiene el aceite de soya líquido. Los vapores salientes de la columna de destilación se unen a los salientes del evaporador y del secador, se enfrían con agua en un condensador y se mandan a un decantador, en donde por diferencia de densidades se separa el agua del tricloroetileno; este último se mezcla con solvente fresco y se manda al tanque extractor para cerrar el ciclo.  Elaborar el diagrama de bloques de la producción del aceite de soya, el cual se deberá publicar en el foro de trabajo e incluir en el informe final de esta tarea.

Entrada de la materia prima

Moler el frijol de soya

Frijol de soya

El sólido restante se vende como alimento para ganado

Evaporador, se concentra la solución de aceite de soya

Es llevado al molino

Los sólidos se pasan a un secador de bandejas

Pasa al extractor

Después se pasa a un evaporador

Por la parte superior sale el vapor Destilación de platos

Calentamiento y Separación Por el fondo se obtiene el aceite de soya líquido

Fin

Se manda al tanque extractor

Se mezcla con solvente fresco

Se separa el agua del

tricloroetileno

Se envían a decantador

Los vapores salientes de la destilación se unen con los salientes del evaporador y del secador

Se enfrían con agua en un condensador

Pasa a un asentador

Ejercicio 5: Diagrama de flujo de proceso (PFD) Para el desarrollo de este ejercicio, es necesario que revise en el Entorno de Conocimiento (Unidad 1), la siguiente referencia: Aguilar, R. E. (2010). Diseño de procesos en ingeniería química. (pp. 44 – 61). México: Instituto Politécnico Nacional. Definición De Diagramas de Flujo de Procesos Un diagrama de flujo de procesos (PFD) es un tipo de diagrama de flujo que ilustra las relaciones entre los principales componentes de una planta industrial. Se usa para documentar o mejorar un proceso o modelar uno nuevo. Campos De Uso Beneficios Elementos Básicos Se usa ampliamente en Son de gran -Terminador. Un terminador es los ámbitos de ingeniería importancia ya que representado por un pequeño rectángulo química e ingeniería de ayudan a designar con esquinas curvas procesos, aunque sus cualquier conceptos a veces representación gráfica  - Procesos. Un proceso es representado también se aplican a de un procedimiento o por un rectángulo. otros procesos. parte de este. En la  -Subprocesos. Un subproceso está actualidad los representado por un rectángulo con líneas diagramas de flujo dobles en cada lado. son considerados en la - Decisión. Una decisión está Mayoría de las representada por un diamante. empresas como uno de  -Conector. los principales  -Líneas de flecha instrumentos en la realización de cualquier método o sistema. Símbolo 1

Símbolo 2

Símbolo 3

Símbolo 4

Símbolo 5

Nombre decisión

Nombre Retardo

Nombre Datos

Ejemplos y nombres de símbolos utilizados para la elaboración de PFD Nombre Nombre terminaci Proceso ón Programa 1 Nombres de programas para la elaboración de PFD

Programa 2 SmartDraw

Lucidchart

Elaboración de Diagramas de Flujo de Procesos Los diagramas de flujo de un proceso, se elabora en la fase de ingeniera básica de un proyecto, por lo que es necesario hacer varias versiones del diagrama, ya en un principio no

se dispone de toda la información requerida para su elaboración; como es fuente de información para diferentes especialistas, se enriquece con sus anotaciones, además el diseño, de la ingeniería es de naturaleza dinámica. Por lo tanto, se obtendrá más información según transcurra el proyecto, que se incorporara a las nuevas versiones del diagrama. Para lo que hay que tener en cuenta lo siguiente: 1. Determine los principales componentes del proceso actividades

Haga la conexión entre 4. las

Indique el comienzo y el final 2. Ordene las actividades 5. del proceso Elija los símbolos correctos para cada 3. actividad 6. Revise su diagrama de procesos Revisiones: Etapas Preliminar Aprobación Diseño Construcción Revisión posterior Deberá contener el Además de Es la revisión contener Deberá la Se denomina incluir esquema información que se absolutamente anterior,especial, y mostrar el deberá emite después mostrar toda la su número las arreglo e corrientes de haberdel información cuadrocorrespondiente y interrelación de los sinóptico incorporado de que debelos balanceanotación de equipos materia: comentarios las contenerdel el cliente. “vercargas lista de de proceso, así térmicas Si en de esta DFP. los cambios equipos de la como los de transferencia etapa se revisión controles básicos de calor, dispone de alguna otra correspondiente”. para el el número de información, también En proceso. unidades de deberá incluirse. estas aquellos equipos que modificación debido a la flexibilidad señalarse que se desee que contenga el tener en la número de la operación sea necesaria revisión, y se conocer en esta deberá hacer fase, tales una breve como hornos, descripción de la bombas y misma bajo compresores, también se “lista de cambios incluirá cualquier otra de la información revisión” disponible al momento.

en identificá

en

revisione hecha con

el

Por último, buscará una imagen que represente el diagrama de flujo de un proceso en particular que cumpla con las indicaciones que se acaban de estudiar en la tabla 4, adicional incluirá una breve explicación del proceso que indique los temas de estudio como son: Operaciones Unitarias, materia prima, equipos y demás información que complemente la explicación del proceso.

CONCLUSIONES

-A través del desarrollo de la presente actividad pudimos aplicar los conceptos estudiados en la unidad 1, temas de gran importancia, como lo es el diagrama de procesos y las funciones que cumple. -Se identificaron y analizaron los procesos y su respectiva clasificación. -Aprendimos sobre la clasificación de las Operaciones Unitarias - Se comprendió el desarrollo de elaboración para diseño de diagrama de bloques del proceso convertir la explicación del proceso en su representación gráfica, identificando de forma ordenada las operaciones unitarias que intervienen, materias primas, insumos y desechos. -pudimos conocer varios conceptos sobre los procesos químicos, los cuales pretende prepáranos para la vida profesional.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Aguilar, R. E. (2010). Diseño de procesos en ingeniería química. (pp. 44 – 61). México: Instituto Politécnico Nacional. Recuperado de: https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/detail.action?docID=3187737#

Machuca, S. D. I., & Hervás, T. M. (2012). Operaciones unitarias y proceso químico. (pp. 13 – 14; 18 – 76). Málaga: Editorial IC. Recuperado de: https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/detail.action?docID=3212209#

Machuca, S. D. I., & Hervás, T. M. (2012). Operaciones unitarias y proceso químico. (pp. 177 – 189). Málaga: Editorial IC. Recuperado de: https://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2538/lib/unadsp/detail.action?docID=3212209#

Marín, C. (2018).Operaciones Unitarias. [Vídeo]. Recuperado de: http://hdl.handle.net/10596/22356