Ingeniería, Servicios en un Proyecto Industrial. Departamento de Proyecto Industrial Docente: Ing. Quím. N. Cassella 30/04/2014

Transcripción

1 Ingeniería, Servicios en un Proyecto Industrial Departamento de Proyecto Industrial Docente: Ing. Quím. N. Cassella 30/04/2014

2 DESARROLLO DE UN PROYECTO Diseño de una planta nueva. Diseño de una adición a planta eistente. Reconstrucción de una planta. TIPO DE DISEÑO: Diseño preliminar. Diseño detallado para estimación. Diseño firme. Integración factores técnicos con economía

3 DESARROLLO EN PROCESOS ESTABLECIDOS Cambio en valores unitarios de materias primas, producto o servicios. Cambio en tamaño de las plantas. Cambio en especificaciones de materias primas o productos. Cambios en reglamentos o patentes. Aparición de tecnologías competitivas

4 ROL DEL INGENIERO QUIMICO Los Ingenieros Químicos trabajan en 4 divisiones de las industrias de proceso: Investigación y Desarrollo Diseño Fabricación Ventas

5 LISTA DE COMPROBACION PARA EVALUACION PRELIMINAR Grado de comercialización Se pueden obtener muestras? Puede arreglarse una visita a una planta Reputación del futuro proveedor Posibilidad de obsolescencia Hay materia prima disponible? Es posible adaptar el proceso a la instalación eistente? Es la localización adecuada? Como afecta el tamaño

6 INVESTIGACION DE PROCESO Obtención de datos científicos. Obtención de datos para diseño. Obtención de datos para ensayos piloto. Análisis de condiciones optimas : Composición Velocidades Reciclado Calor y energía Temperatura

7 INVESTIGACION DE PROCESO Documentación Laboratorio Benchmarking Contacto con proveedores Consultores Patentes Acuerdos de confidencialidad

8 INGENIERIA PRELIMINAR Balance material masa y energía. Definición de P. y O. Unitarias. Definición de Información faltante.

9 INGENIERIA PRELIMINAR Desarrollo de equipos no usuales. Integración con equipos std. Estimación de servicios necesarios Análisis de costos preliminares de inversión y de producción

10 ETAPA DE PLANTA PILOTO Permite la selección de equipos. Definición de subproductos. Definición de contaminantes. Definición de necesidades de control. Alternativas de materias primas.

11 DEFINICION PLANTA COMERCIAL Especificaciones de equipos. Especificaciones de materiales. Selección de equipos. Diagramas cuantitativos y dibujos generales Instrucciones de operación. Definición de necesidades de personal. Costeo de construcción. Costos de producción. Reportes.

12 DISEÑO DEL PROCESO Operaciones básicas químicas y físicas. Operaciones de Ingeniería Química. Elección del proceso. Ciclos de operación. Continuo o batch. Turnos y esquemas de operación. Paradas programadas. Factores de Seguridad.

13 SELECCIÓN DE EQUIPOS DE PROCESO Y MATERIALES. Pruebas de laboratorio. Información bibliográfica. Aplicaciones. Costos / Vida útil. Especificaciones de equipos. Standard o equipo especial. Nuevo vs. viejo. Comparación y tablas de proveedores.

14 SEGURIDAD Regulaciones Riesgos químicos Riesgos de fuego y eplosión Riesgos eléctricos Seguridad personal Condiciones ambientales Ruido

15 EJEMPLO: ELECCION DE SISTEMAS DE DIGESTION EN PLANTAS DE CELULOSA BATCH Consumo de energía Control de proceso Personal Sistema de captación de Gases no condensables Calidad producto Inversión CONTINUO

16 TAMAÑO Y TECNOLOGIA Definición de Capacidad de Producción a instalar. Tamaño, tecnología y capacidad de los equipos. Economía de Escala. Capacidad ociosa. Posibilidades de ampliación.

17 Definición de Tamaño Actúan como condicionantes: Disponibilidad de insumos. Disponibilidad de Recursos financieros. Disponibilidad de Tecnología. Crecimiento de la demanda. Tamaño mínimo.

18 EJEMPLO: TAMAÑO DE UNA FABRICA DE CELULOSA Menor tamaño Mayor tamaño Logística Relación Cap/Inv Disponib. de tecn. Integración Costo financiero

19 Comparación de diferentes procesos Factores técnicos. Fleibilidad. Operación continua. Rendimientos. Materia prima. Almacenaje. Manejo. Residuos, cantidad, usos posibles.

20 COMPARACION DE DIFERENTES PROCESOS Equipamientos. Costos de mantenimiento. Materiales de construcción. Proimidad de mercados. Transporte. Costos. Materias primas. Energía.

21 COMPARACION DE DIFERENTES PROCESOS Consideraciones de proceso. Tecnología. Objetivos de la Compañía.

22 Ejemplo: DEFINICION DE BLANQUEO EN UNA FABRICA DE CELULOSA;TCF O ECF Objetivos de la Compañía Información bibliográfica Benchmarking Estudios eperimentales Fleibilidad Acceso a mercados Uso de materias primas Efluentes líquidos Ecf Tcf

23 Ejemplo: DEFINICION DE BLANQUEO EN UNA FABRICA DE CELULOSA: TCF O ECF Materiales de construcción Costo de mantenimiento Energía Inversión Costos operativos Disponibilidad de materiales Tcf Ecf

24 SERVICIOS Y AUXILIARES Cañerías. Instrumentación y Control. Generación de Vapor. Producción de agua de proceso y para calderas. Energía Eléctrica. Mantenimiento. Tratamiento y disposición de residuos. Transporte

25 CAÑERIAS Materiales. Tamaño económico. Layout (accesibilidad, drenajes, stress térmico) Selección de válvulas, juntas, anclajes, aislación. Materiales ferrosos y no metálicos.

26 CAÑERIAS DE VAPOR. Presiones habituales. Materiales. Válvulas de reducción. Sistemas de alivio. Layout: Facilidad de instalación. Accesibilidad. Inspección y mantenimiento

27 INSTRUMENTACION Y CONTROL Variables de proceso deber ser medidas, controladas e integradas. Preguntas usuales: Cuáles son las variables criticas? Qué funciones básicas deben ser medidas y con que grado de precisión? Qué respuesta dinámica necesitamos? Qué modos de control se deben aplicar?

28 CENTROS DE CONTROL DE PROCESO, DCS, CONTROL AVANZADO Ejemplo 1: Cocedor de almidón. Control de válvula de vapor para mantener temperatura de sistema. Ejemplo 2: Control de horno de cal. Control de VTI Medición de CO, O2, Temperatura de gases, flujo de combustibles.

29 MANTENIMIENTO Tipo de contratación Requerimientos del proyecto Necesidad de equipamiento en planta Disponibilidad de recursos en la zona Ejemplo: instrumentación y control

30 Agua Agua de proceso. Agua para calderas. Origen: Agua superficial. De pozo. Tratamientos: Físicos: Químicos: Filtración Floculación / sedimentación. Tratamiento interno calderas. Intercambio iónico. Osmosis Inversa.

31 RED ELECTRICA Definición de compra o generación Definición de niveles de tensión Tipo de protección Tipo de operación, continua o batch

32 Vapor Maimizar uso de energía renovable. Combustibles usuales: Fuel oil Carbón Gas Leña. Nivel de presión. Cogeneración.

33 Ejemplo: Cogeneración en plantas de producción de tableros de madera. Disponibilidad de residuos forestales e industriales. Consumo térmico importante. Condensación con agua y aire. Precios convenientes para el MW a vender.

34 EJEMPLO: COGENERACION EN TURBINAS DE GAS PLANTA DE COGENERACIÓN A GAS

35 Eliminación de residuos Regulaciones y disposiciones ambientales del gobierno. Aprobación social CONTAMINANTES GASEOSOS Ejemplo 1: control de partículas Ciclón: 5 a 25 micr. Precipitador electrostático: 1 micr. Venturi : 1 micr.

36 CONTAMINANTES GASEOOSOS Absorción Adsorción Condensación Incineración Ejemplo 1: lavadores tipo Venturi o de spray Ejemplo 2: incineración de gases con contenido de TRS

37 Tratamiento de efluentes liquidos Físicos. Químicos. Biológicos. Énfasis en soluciones en la planta y no en la parte final.

38 DISPOSICION DE SOLIDOS Análisis de reuso siempre que posible Incineración Pirólisis Relleno Ejemplo: Residuos de fábricas de papel En todos los casos, la primer etapa, es la caracterización del material.

39 Bibliografía Peters and Timmerhaus. Plant Design and Economics for Chemical Engineers, 4th Ed. Perry. Manual del Ingeniero Químico, 7th Ed. Chemical Engineering Plant Design,Vilbrand y Dryden, 4th Ed. Manual para la preparación de Proyectos de Inversión y su evaluación, W. García Pouquette, Jorge Caviglia.