FLUJOGRAMA DE PROCESOS. SELECCIÓN

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1 FLUJOGRAMA DE PROCESOS. SELECCIÓN DE UN PROCESO AGROINDUSTRIAL. PROCESOS INTEGRADOS. EXPERIMENTACIÓN EN PLANTA PILOTO. ING. WILLIAMS CASTILLO MARTINEZ

2 SISTEMA GLOBAL DE UN PROCESO Materias Primas Insumos Productos PLANTA DE PROCESOS Corrientes calientes Corrientes frías RED DE INTERCAMBIADORES DE CALOR Electricidad Agua Combustibles Aire Suministros y Servicios PLANTAS DE SERVICIOS Calderas, Turbinas Aire comprimido Oxigeno, vacío Servicio de calentamiento Servicio de enfriamiento

3 Still PROCESOS CONTINUO Catalizador Ing. W. Castillo Alimentación HEAT REACTOR SEPARATOR Producto Heat PROCESOS DISCONTINUO Producto (1) Alimentación (2) Catalizador HEAT REACTOR SEPARATOR Heat

4 PRODUCCION CONTINUA O PROCESO CONTINUO Condiciones de operación estacionarias. Gran escala de Producción. Cada equipo realiza una operación o función específica. Calidad del producto constante. Velocidad de producción constante. Alta automatización. Poca mano de obra.

5 PRODUCCION CONTINUA O PROCESO CONTINUO PRODUCCION DE H. DE PESCADO

6 PROCESO DISCONTINUO Funcionamiento intermitente Ciclo de operación Pequeña escala de producción Plantas flexibles, multiproducto y multipropósito Grandes tiempos de procesamientos o residencia Reacciones lentas. Flujos pequeños

7 PROCESO DISCONTINUO Productos que ensucian, incrustan o corroen los equipos Productos de calidad variable Velocidad de producción variable Mucha mano de obra Productos de alto valor y calidad Procedimientos de síntesis complejos Condiciones de control muy estrictas

8 ETAPAS DE UN PROCESO MATERIAS PRIMAS REACCIONES QUIMICAS PRODUCTOS Operaciones físicas de acondicionamiento Operaciones físicas de separación

9 ESTRUCTURA GENERAL DE UN PROCESO PRODUCTIVO M P Insumos Insumos PRODUCTO PREPARACION PURIFICACION REACCION SEPARACION PURIFICACION Subproductos Subproductos EFLUENTE LIMPIO TRATAMIENTO EFLUENTES PRODUCTOS SECUNDARIOS

10 ESTRUCTURA DE ENTRADA Y DE SALIDA DEL DIAGRAMA DE FLUJOS Reciclo Purga Alimentación Insumos PROCESO PRODUCTIVO Producto Subproductos

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17 DIAGRAMAS DE FLUJO DEL PROCESO (PFD) El PFD describe la ruta del proceso, mostrando los flujos de material y energía entre aquellas unidades de proceso que constituyen la planta. Existen distintos tipos de diagramas de flujo, siendo el más utilizado el de "bloques" o "rectángulos". En ellos cada etapa del proceso se representa por un rectángulo o bloque, que tiene entradas y salidas para indicar el sentido del flujo de materiales. Sobre el rectángulo se suele escribir la etapa que representa. Otros tipos de diagramas de flujo son los de "equipo" y de "instrumentación.

18 REPRESENTACIÓN DE PROCESOS Diagrama de Bloques Diagrama de Flujos(PFD, flowsheets 2D y 3D) Diagrama de Tuberías e Instrumentación (P&ID) Diagramas de Control Planos de Equipos y la Planta (layout, vistas 2D y 3D) Maquetas de la Planta, Equipos y Proceso

19 DIAGRAMAS DE BLOQUES Cada operación se representa por un bloque Las corrientes de flujo principal: líneas flechadas en la dirección del flujo. Flujos: izquierda a derecha del diagrama. Corrientes gaseosas: parte superior del diagrama, y los líquidos o sólidos hacia la parte inferior, separados por densidad. Se incluye la información crítica para entender el proceso. Si las líneas se cruzan, las horizontales se mantienen y las verticales se cortan. Se incluyen un balance de masas y energía simplificado en forma de una Tabla.

20 DIAGRAMAS DE FLUJOS Ing. W. Castillo Se representan TODOS los equipos de proceso junto con su descripción. Cada equipo tiene un número y un nombre. Todas las corrientes de proceso tienen un número. Se debe incluir una descripción de las condiciones (temperatura, presión), flujos y composición química, ya sea en el diagrama o una TABLA adjunta. Se deben representar TODAS las corrientes de servicios (vapor, aire, calefacción, etc.) que se alimentan a cada equipo de proceso. Se deben representar los loops de control básicos que aseguran la estabilidad de las condiciones del proceso durante la operación normal.

21 ELEMENTOS DE UN DIAGRAMA DE FLUJOS Constituyentes Esenciales Símbolos del equipo Líneas de flujo de las corrientes de proceso Números de los equipos Nombres de los equipos Designación de los servicios Designación de presión y temperatura de las corrientes Tabla resumen de variables de cada corriente Constituyentes Opcionales Intercambio de energía Instrumentos principales Propiedades físicas de las corrientes de procesos

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25 CONVENCIONES PARA LA IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS C : compresores E : intercambiadores de calor H : calentadores a llama P : bombas R : reactores T : columnas TK: estanques de almacenamiento V : estanque de proceso

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28 NUMERACIÓN DE LOS EQUIPOS P-101 A/B identifica un bomba P-101 A/B identifica que la bomba esta ubicada en el área Nº 1 de la planta P-101 A/B identifica que la bomba es la número 01 de las n existentes en la planta P-101 A/B identifica que hay dos bombas identicas, una de respaldo (backup).

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31 INFORMACIÓN PARA LAS CORRIENTES DE FLUJO Como mínimo Número de la corriente Temperatura (ºC) Presión (bar) Fracción de vapor Flujo total másico (kg/h) Flujo molar total (kmol/h) Flujo molar para cada componente (kmol/h) Muchas veces, además... Fracciones molares de los componentes Fracciones másicas de los componentes Flujo volumétrico Propiedades físicas (densidad, viscosidad...) Datos termodinámicos (calor específico, entalpía...) Nombre de la corriente

32 INFORMACIÓN PARA LAS CORRIENTES DE FLUJO

33 CONVENCIONES PARA LA DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Torres Intercambiador de calor Estanques Recipientes Bombas Compresores Calderas Otros Tamaño (altura, diámetro), presión, temperatura, numero y tipo de platos, altura y tipo de relleno, material de construcción. Tipo (gas-gas, gas-líquido, condensador, vaporizador), función, área. Temperatura y presión de las corrientes, Nº de carcazas y pasos de tubos, material de construcción de los tubos y de la carcaza. Altura, diámetro, orientación, presión, temperatura, materiales de construcción. Id. estanques Flujo, presión descarga, temperatura, diferencia presión, tipo de impulsores, potencia en el eje, material de construcción. Flujo a la entrada, temperatura, presión, tipo, potencia en el eje, material de construcción. Tipo, presión en los tubos, función, combustible, material de construcción, potencia nominal. Entregar la información crítica.

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36 CONVENCIONES PARA LA IDENTIFICACIÓN DE LAS CORRIENTES EN LOS DIAGRAMAS

37 TIPICO DIAGRAMA FLUJO DE PROCESOS

38 EJEMPLO: PREPARAR UN DIAGRAMA DE FLUJOS PARA UN GENERADOR DE VAPOR (CALDERA) QUE EMPLEA PETRÓLEO COMO COMBUSTIBLE. Equipos: Bomba de aceite, soplador de aire, intercambiadores de calor, estanques, caldera de tubos, etc.

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42 DIAGRAMAS P&ID CONVENCIONES Equipos de proceso Cañerías Instrumentos Servicios Mostrar equipos de respaldo, unidades paralelas, detalles principales para cada una Tamaño (usar estándares), espesor de pared (schedule), material de construcción, aislación (tipo y espesor) Indicadores, registradores, controladores y tipo, cañerías o alambres de los instrumentos Entradas y salidas de las corrientes (aire, vapor, etc.), salidas de las corrientes a las plantas de tratamiento de efluentes.

43 CONVENCIONES PARA LOS INSTRUMENTOS EN LOS P&ID Ing. W. Castillo Instrumento en la planta Instrumento en el panel de control XYY Instrumento en la cara posterior del panel de control PRIMERA LETRA (X) A análisis B quemador C conductividad E voltaje F flujo I corriente J potencia P presión o vacío T temperatura W peso K tiempo o programa... SEGUNDA LETRA (Y) A alarma C control E elemento H máximo I indicador K estación de control O orificio S switch Y relay

44 DIAGRAMAS P&ID Ing. W. Castillo

45 OTROS DIAGRAMAS Y PLANOS Plano Layout Plano Mecánico Planta Plano Mecánico Elevación Plano Eléctrico Plano Isométrico

46 PLANO LAYOUT Ing. W. Castillo

47 Esquema del Proceso LIX-SX-EW, Radomiro Tomic

48 PLANO MECÁNICO PLANTA Ing. W. Castillo

49 PLANO MECÁNICO ELEVACIÓN Ing. W. Castillo

50 PLANO ELÉCTRICO Ing. W. Castillo

51 Plano Isométrico Ing. W. Castillo

52 ALGUNOS EJEMPLOS DE EQUIPOS

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62 DIAGRAMAS DE FLUJO DEL PROCESO Ing. W. Castillo Proceso integrado para derivados de leche

63 BALANCE DE MATERIA Ing. W. Castillo

64 TG - 1 DIAGRAMA DE EQUIPOS S-1 T - 1 TK-5 G - 1 TK-1 TK-2 T - 3 T - 4 T-2 M - 1

65 DIAGRAMA DE EQUIPOS Ing. W. Castillo TA - 1 TH - 1 E 1,2,3 F - 1 SA - 1

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