PROGRAMA CONDENSADO
INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS QUÍMICOS
1)PRINCIPIOS DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS
2)ECUACIONES DE BALANCE DE CANTIDADES CONSERVADAS
a)Ecuación de balance de la materia
b)Ecuación de balance de energía
c)Ecuación de balance de la cantidad de movimiento
3)ESTÁTICA DE FLUIDOS Y MANOMETRÍA
4)FLUJO VISCOSO EN CONDUCTOS
5)BOMBAS
6)MEDIDORES DE FLUJO
7)FLUJO A TRAVÉS DE LECHOS DE SÓLIDOS
8)AGITACIÓN Y MEZCLA DE LÍQUIDOS
DIAGRAMAS DE TUBERÍAS E INSTRUMENTACIÓN
Objetivo general:
Identificar y comprender claramente los principios básicos de la mecánica de fluidos, para desarrollar modelos teóricos y semi empíricos que puedan ser la utilizados en el análisis, cálculo y dimensionamiento de equipos de proceso y sistemas de tuberías que se emplean en la industria para transportar gases, líquidos y sólidos fluidizados.
Objetivos particulares del curso
- Establecer los principios y ecuaciones básicas de la mecánica de fluidos
- Ecuación de balance de masa
- Ecuación de balance de energía
- Ecuación de balance de cantidad de movimiento
- Presentar ejemplos y casos prácticos de problemas comunes en la ingeniería que
para resolverse utilizan los principios y ecuaciones de la mecánica de fluidos.
- Diseño de redes de tuberías que permitan transportar un fluido newtoniano de un punto a otro, determinando las dimensiones óptimas de las tuberías (longitud y diámetro), la cantidad de energía requerida y el equipo de bombeo más adecuado.
- Conocer los principales dispositivos de medición de la velocidad de flujo y su fundamento teórico.
- Desarrollar modelos que describan la caída de presión del flujo en lechos empacados y la fluidización de sólidos.
- Determinar la potencia requerida para la agitación de soluciones y suspensiones.
Bibliografía
- Mecánica de fluidos:fundamentos y aplicaciones Autor: Çengel y Cimbala Editorial: : McGraw Hill Segunda edición
- Mecánica de fluidos Autor: White, Frank Editorial: McGraw Hill Quinta edición
- Operaciones unitarias en ingeniería química Autor: McCabe, Smith, Harriot Editorial McGraw Hill Sexta o séptima edición
- Mecánica de fluidos para ingenieros químicos Autor: de Nevers, Noel Editorial: Cecsa Tercera edición
- Introducción a los procesos químicos Autor: Murphy Primera edición McGraw Hill
- Introducción a los procesos químicos Autor: Murphy Primera edición McGraw Hill
- Piping and Instrumentation Diagram Development Autor: Moe Toghraei Editorial: Wiley Primera edición, 2019
TRANSFERENCIA DE MOMENTO MECÁNICA DE FLUIDOS
MC Luis Edmundo Silva
de los Santos
TRANSFERENCIA DE MOMENTO MECÁNICA DE FLUIDOS
PROGRAMA CONDENSADO
*INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS QUÍMICOS
- CONCEPTOS BÁSICOS DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS
- ECUACIONES DE BALANCE DE CANTIDADES CONSERVADAS
- Ecuación de balance de la materia
- Ecuación de balance de energía
- Ecuación de balance de la cantidad de movimiento
- ESTÁTICA DE FLUIDOS Y MANOMETRÍA
- FLUJO VISCOSO EN CONDUCTOS
- BOMBAS
- MEDIDORES DE FLUJO
- FLUJO A TRAVÉS DE LECHOS DE SÓLIDOS
- AGITACIÓN Y MEZCLA DE LÍQUIDOS
Objetivo general:
Identificar y comprender claramente los principios básicos de la transferencia de momento en fluidos/mecánica de fluidos, para desarrollar modelos teóricos y semi empíricos que puedan ser la utilizados en el análisis, cálculo y dimensionamiento de equipos de proceso y sistemas de tuberías que se emplean en la industria para transportar gases, líquidos y sólidos fluidizados.
Objetivos particulares del curso
- Establecer los principios y ecuaciones básicas de la mecánica de fluidos
- Ecuación de balance de masa
- Ecuación de balance de energía
- Ecuación de balance de cantidad de movimiento
- Presentar ejemplos y casos prácticos de problemas comunes en la ingeniería que
para resolverse utilizan los principios y ecuaciones de la mecánica de fluidos.
- Diseño de redes de tuberías que permitan transportar un fluido newtoniano de un punto a otro, determinando las dimensiones óptimas de las tuberías (longitud y diámetro), la cantidad de energía requerida y el equipo de bombeo más adecuado.
- Conocer los principales dispositivos de medición de la velocidad de flujo y su fundamento teórico.
- Desarrollar modelos que describan la caída de presión del flujo en lechos empacados y la fluidización de sólidos.
- Determinar la potencia requerida para la agitación de soluciones y suspensiones.
Bibliografía
- Mecánica de fluidos:
fundamentos y aplicaciones
Autor: Çengel y Cimbala Editorial: : McGraw Hill Segunda edición
Mecánica de fluidos Autor: White, Frank Editorial: McGraw Hill Quinta edición
-
- Operaciones unitarias en ingeniería química
Autor: McCabe, Smith, Harriot Editorial McGraw Hill
Sexta o séptima edición
Bibliografía
Mecánica de fluidos
Autor: Mott
Editorial: Pearson – Prentice Hall Sexta o séptima edición
Mecánica de fluidos para ingenieros químicos
Autor: de Nevers, Noel Editorial: Cecsa Tercera edición
- Introducción a los procesos químicos
Autor: Murphy Primera edición McGraw Hill
Piping and Instrumentation Diagram Development
Autor: Moe Toghraei Editorial: Wiley Primera edición, 2019
Somos como enanos a los hombros de gigantes. Podemos ver más, y mas lejos que ellos, no porque la agudeza de nuestra vista, ni por la altura de nuestro cuerpo, sino porque somos levantados por su gran altura.
Bernando de Chartes
Si he logrado ver más lejos, ha sido porque he subido a hombros de
gigantes.
Isaac Newton
Lo escuche y lo olvidé. Lo vi y lo entendí. Lo hice y lo aprendí.
Confucio
EVALUACIÓN FINAL
Promedio de 5 evaluaciones parciales
(1, 2, 3) Evaluaciones parciales
-
- Examen 60-70%
- Tareas 10-20 % (2-4 tareas)
- Apuntes 20 %
Extra
Asistencia 0.5 (ninguna falta)
Participación 0.5
- Evaluación de “Desarrollo de Diagramas de Tuberías e
Instrumentación” DTI´s
- Trabajo individual 35 %
- Reporte en equipo 30 %
- Presentación en equipo 35 %
- Proyecto final en equipo
- Reporte 30 %
- Presentación 70 %
APUNTES DE
TRANSFERENCIA DE MOMENTO
CALENDARIO EXÁMENES (5)
“SEMANAS”
L – J 08 – 11
Febrero 15 – 18
22 – 25
Abril
01 – 11 Vacaciones
12 – 15 2 Examen
19 – 23
26 – 29
Marzo
1 – 4 1 Examen
8 – 11
16 – 18
22 – 25
29 – 31 Vacaciones
Mayo
Junio
03 – 06
11– 13
17 – 20
24 – 27
31 – 03 3 Examen
07– 10 (5) Evaluación (proyecto)
SEMESTRE
16 semanas
Examen extraordinario Examen a título
14 – 18 junio EXTRAORDINARIO
21 – 25 junio Título
LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA
TRANSFERENCIA DE MOMENTO 5 PRÁCTICAS
- Descarga de tanques
- Pérdida de carga en tuberías
- Bombas
- Medidores de flujo
- Caída de presión en lechos empacados
La planta química de Cepsa en Palos certifica su Sistema de Seguridad y Salud en el trabajo
Esther González, nueva directora de la Planta Química de Cepsa en Palos de la Frontera (Huelva)
Sustituye a Jesús Ivars en la Dirección del centro industrial.
La planta química de Cepsa en Palos de la Frontera cambia de dirección. Esther González Gómez (Santa Cruz de Tenerife, 1971), es la persona elegida por Cepsa para ser la nueva directora de la Planta Química de Palos. Obtuvo su licenciatura en Ciencias Físicas en la Universidad de San Cristóbal de La Laguna (1995), Doctora en Ingeniería Mecánica por la Universidad de Limerick (Irlanda 2000), y cuenta con programas de Desarrollo Gerencial en el Instituto de Empresa (Madrid 2015) y de Desarrollo de Directivos por la Federación Onubense de Empresarios (Huelva 2018).
La nueva directora se incorporó a la Refinería de Tenerife en el año 2003 como Ingeniera de Procesos. En 2014 se trasladó a China para la puesta en marcha de la Planta Química de Shanghái, que produce Cumeno, Fenol y Acetona al igual que la de Palos de la Frontera, y con procesos muy similares; en 2016 se incorporó como Jefa de Planta de una de las líneas de producción de la factoría palerma.
Esther González, tras más de 50 años de industria en Huelva, será la primera mujer que ocupe un puesto en la junta directiva de AIQBE desde su creación en 1986, actualmente conformada por 18 factorías de 17 empresas industriales diferentes.
Para Esther González “asumir la dirección de esta planta supone una gran responsabilidad y un gran reto; la coyuntura económica no es favorable y nuestros niveles de exigencias deben adaptarse a un mercado cada vez más competitivo; por otra parte, se trata de liderar en un sector tradicionalmente reservado a los hombres, principalmente en puestos de dirección. Tener la oportunidad de estar al frente de un centro industrial con una trayectoria impecable y un capital humano con gran experiencia y conocimientos, me llenan de optimismo y de gran satisfacción”.
Cepsa y la petroquímica
La química es uno de los motores de Cepsa ya que potencia su internacionalización y tiene mayor
crecimiento. Ello gracias a la plena integración con otros sectores como el refino.
En las plantas químicas de la compañía energética se transforman derivados del petróleo en materias primas para otras industrias con infinidad de aplicaciones: plásticos de última generación, cosméticos, champús, detergentes biodegradables, pinturas, componentes electrónicos, productos farmacéuticos…
La planta química en Palos de la Frontera (Huelva) se puso en marcha en 1976 con la producción y venta de metilaminas y sus derivados (dimetilformamida y dimetilacetamida). En 1978 comenzó a fabricar productos petroquímicos básicos como cumeno, fenol y acetona y, por último, en 1997, alfametilestireno. En la actualidad es la mayor planta integrada de fenol, acetona y Cumeno del mundo.
La planta química de Puente Mayorga (San Roque, Cádiz) inició su actividad en el año 1969, con la producción de Alquilbenceno Lineal (LAB). En total integración con la Refinería Gibraltar-San Roque, la planta de Puente Mayorga recibe de la Refinería las materias primas utilizadas en su proceso. Además, fabrica parafinas, base a su vez del LAB, para las plantas de Cepsa no solo en San Roque sino también en Brasil y Canadá. Estos tres centros industriales colocan a Cepsa como líder mundial del sector.
Ante la falta de materia prima, se trabaja entre 50 a 55% de la capacidad instalada de petroquímicas como la
del complejo Pajaritos de Coatzacoalcos, Veracruz. (Angel Hernandez/ Cuartoscuro)
(Expansión) – Actualmente en México ha surgido una nueva estrategia para desarrollar la petroquímica por parte de privados, los cuales solo requieren el permiso otorgado por la Sener, y cumplir con las normas y leyes del mercado energético, con el objetivo de poder cubrir la demanda del mercado interno de productos como plásticos, resinas, fibras, elastómeros, solventes, adhesivos, agentes, tenosactivos, plaguicidas, fertilizantes, farmacéuticos y químicos finos que se utilizan en toda la industria y en la vida cotidiana.
La oferta nacional total del gas natural (producción nacional + importaciones) a mayo del 2019 era de
7,904 MMpcd, donde el 68% corresponde a importación.
¿Por qué no explotar las cuencas del norte para tener gas en superficie y desarrollar industria petroquímica en estados como Nuevo León y Tamaulipas (nuevamente)?.
Adicionalmente tenemos una alta cantidad de nitrógeno en gas proveniente de la sonda de Campeche que incrementa el costo para tener gas adecuado para poder emplear en el mercado. El objetivo 8.2 del plan de Pemex presentado incluye el aprovechamiento del gas húmedo amargo con alto contenido de nitrógeno, y la construcción de infraestructura. Actualmente la calidad del gas requiere de una alta inversión o de soluciones que incrementen el volumen disponible en el mercado.
Cementos Moctezuma trabajará con energía solar
DICIEMBRE 31, 2020
Con una inversión de USD 10 millones, Cementos
Moctezuma construirá un parque fotovoltaico, el cual suministrará energía eléctrica a una de sus plantas ubicada en San Luis Potosí.
*INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS QUÍMICOS
¿Por qué los humanos diseñan, construyen y operan procesos químicos?
Para obtener productos que satisfacen necesidades humanas y mejoran su calidad de vida, mediante la transformación de materias prima obtenidas de la naturaleza. Al dar un valor agregado a las materias primas permite obtener un beneficio económico.
- Elaborar un producto que tiene una función específica.
- Convertir materia en energía.
En los procesos químicos se obtiene productos al cambiar las propiedades químicas
y/o físicas de determinadas materias primas.
MATERIAS PRIMAS
-
- Aire.
- Agua.
- Minerales.
- Hidrocarburos
- Productos agrícolas y forestales.
PRODUCTO
- Papel
PROCESO
- Alimentos
- Plásticos
- Fibras
- Vidrio
- Cemento
- Materiales electrónicos
- Combustibles
- Farmacéuticos
- Fertilizantes
- Metales
Productos químicos avanzados, especiales y productos de consumo
Productos químicos intermediarios
Productos químicos básicos (bulk chemicals) producidos a gran escala
Combustibles
Materias primas
29
Commodities, materias primas y productos básicos que se utiliza en la fabricación de otros productos y servicios, o como depósito de valor, fabricado o cultivado por diferentes productores en todo el mundo con poca o ninguna diferenciación.
PRODUCTOS QUIMICOS
La vida cotidiana hace uso de diversos productos químicos.
Los productos químicos se pueden dividir en clases:
- Productos químicos básicos:
grandes cantidades, normalmente son la materia prima de otros procesos.
- Productos químicos intermediarios
- Productos químicos finos: se producen en cantidades menores a los químicos básicos y se compran sobre la base de la composición química, la pureza y el precio. Plastificantes, explosivos, compuestos orgánicos.
- Productos químicos especiales
- Productos de consumo se adquieren debido a su función. Productos farmacéuticos, pesticidas, colorantes, perfumes y saborizantes
- PROCESO: cualquier operación o serie de operaciones que logran un objetivo particular.
- PROCESO QUÍMICO, PROCESO INDUSTRIAL O DE TRASFORMACIÓN: conjunto de operaciones que provocan un cambio físico o químico en una sustancia o mezcla de sustancias que le da un valor agregado.
- El material que entra a un proceso químico se denomina ALIMENTACIÓN, MATERIA PRIMA o MATERIAL DE ENTRADA y al que sale PRODUCTO o MATERIAL DE SALIDA, subproductos y residuos.
- La transformación de materias primas en productos deseados generalmente no se logra en una sola operación o etapa, los procesos químicos se dividen en una serie de operaciones que proporcionan trasformaciones intermedias.
- Los procesos químicos constan de múltiples “operaciones” que se llevan a cabo en UNIDADES DE PROCESO, cada una de las cuales esta asociada a un conjunto de CORRIENTES DE PROCESO de entrada y salida.
- La operaciones que ocurren en las unidades de proceso son reacción química, separación de mezclas, mezclado y división de corrientes, calentamiento, enfriamiento, cambio de presión, reducción del tamaño de partícula.
- Las principales actividades del INGENIERO QUÍMICO serán colaborar en la
SÍNTESIS, DISEÑO u OPERACIÓN de procesos químicos.
33
- La síntesis de un proceso químico implica:
- Seleccionar los pasos de transformación individuales.
- Interconectar las transformaciones individuales para lograr la transformación global requerida.
El DISEÑO de procesos empieza con la generación de DIAGRAMAS DE FLUJO DE PROCESO, que permitan obtener el producto deseado.
- Un diagrama de flujo es una representación diagramática de los pasos del proceso con sus interconexiones.
Materia prima Producto
Una vez definida la estructura del diagrama de flujo, se puede realizar la simulación del proceso.
-
- Una simulación es un modelo matemático del proceso que intenta predecir cómo se comportaría el proceso si se construyera, que incluye balances de materia y energía, balances de cantidad de movimiento, relaciones de equilibrio termodinámicas, cinéticas de reacción y otras relaciones.
- La síntesis y simulación del proceso permiten determinar la factibilidad técnica del proceso, establecer la cantidad de materia prima utilizada, la cantidad de producto obtenido, cuánta energía requiere el proceso, especificar las variables de operación de las unidades de proceso y dimensionar los elementos individuales de los equipos de proceso.
- Finalmente el proceso puede ser EVALUADO en diferentes aspectos: determinar si es económicamente factible y si puede cumplir con la normatividad ambiental y de seguridad laboral requeridas por la legislación vigente en el país.
- La OPERACIÓN implica asegurar el funcionamiento adecuado del proceso:
- Generando un producto a una velocidad determinada
- Con características específicas de calidad
- Haciendo uso sostenible de los recursos naturales
- Cumpliendo las normas ambientales
- Y asegurando la seguridad laboral
- Para una buena operación del proceso el PROFESIONISTA DEL ÁREA DE LA QUÍMICA debe ser CAPAZ de MEDIR o CALCULAR información de las corrientes y unidades de proceso existentes, mediante análisis químicos, mediciones experimentales, cálculos estadísticos y balances de materia y energía.
- Para que el proceso sea económicamente competitivo, es necesario identificar medidas para reducir costos operativos, por ejemplo, disminuyendo:
- el uso de energía
- la generación de residuos
- producto fuera de especificaciones.
- La OPERACIÓN implica asegurar el funcionamiento adecuado del proceso:
Principales tipos de diagramas de flujo para
representar procesos químicos
- Diagramas de flujo de bloques
- Diagrama de flujo de proceso
- Diagrama de instrumentación y tuberías
LA MANERA MAS EFECTIVA DE COMUNICAR INFORMACIÓN SOBRE UN PROCESO ES A TRAVÉS DE DIAGRAMAS DE FLUJO.
Los diagramas de flujo de proceso son diagramas compactos y precisos que muestran: el flujo de materiales a través de una planta de procesos químicos de forma visualmente sencilla y presentan información técnica en forma clara acerca de los procesos químicos.
Constituyen el lenguaje que usan los ingenieros de proceso, es necesario
entenderlos y traducir con facilidad las palabras al idioma del diagrama y de éste a las palabras.
DIAGRAMA FLUJO DE BLOQUES
DIAGRAMA DE TUBERIAS E INSTRUMENTACIÓN
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO
PROCESO DE HIDRODESALQUILACIÓN TÉRMICA DEL TOLUENO PARA
LA OBTENCIÓN DE BENCENO
El tolueno y el hidrógeno reaccionan en un reactor para producir benceno y metano. La reacción no convierte todos los reactivos alimentados en productos, para aumentar la conversión en el reactor es necesario un exceso de tolueno.
La corriente que sale del reactor es enviada a un separador de fases que separa el metano producto de la reacción e hidrógeno que no reaccionó (gases no condensables) de la fase líquida. La corriente en fase líquida que sale del separador de fases es envida a una columna de destilación. El benceno es obtenido como producto en la parte superior de la columna de destilación y el tolueno obtenido del fondo de la columna es recirculado al reactor.
?7?8 + ?2 → ?6?6 + ??4
Diagramas de flujo de bloques del
proceso hidrodesalquilación térmica del tolueno
Tolueno
Separador
Separador
Mezclador
(10,000 kg/h)
Hidrógeno (820 kg/h)
Diagrama de Flujo de Proceso (PFD)
Estructura o topología del proceso
-
- Información de las corrientes de proceso
- Información del equipo
42
Estructura del proceso
Diagrama de flujo de proceso del proceso hidrodesalquilación térmica del tolueno
43
Identificación de equipos de proceso
Equipo de proceso |
Formato General XX-YZZ A / B |
XX |
Las XX son las letras de identificación para la clasificación del equipo |
C- Compresor o Turbina |
|
E- Intercambiadores de calor |
|
H- Horno |
|
P- Bomba |
|
R- Reactor |
|
T- Torre |
|
TK- Tanque de almacenamiento |
|
V- Contenedor |
Y Designa un área dentro de la planta |
ZZ Son la designación de número para cada elemento en una clase de equipo |
|
A/B Identifica unidades paralelas o unidades de refacción no mostradas en un PFD |
44
46
Información de las corrientes de proceso
Información proporcionada en una tabla de resumen de corrientes de flujo de proceso
Información requerida |
Número de la corriente de flujo |
Temperatura (° C) |
Presión (bar) |
Fracción de vapor |
Flujo másico total (ton o kg / h) |
Flujo molar total (kmol / h) |
Flujos de componentes individuales (kmol / h) *Flujos másicos de componentes individuales (ton o kg/h) |
47
Tabla de resumen de los flujos de las corrientes para el proceso de benceno
Número de corriente /información de la corriente |
||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Temperatura (°C) |
25 |
59 |
25 |
225 |
41 |
600 |
41 |
38 |
654 |
90 |
Presión (bar) |
1.9 |
25.8 |
25.5 |
25.2 |
25.5 |
25 |
25.5 |
23.9 |
24 |
2.6 |
Fraccion vapor |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Flujo masico (Ton/h) |
10 |
13.3 |
0.82 |
20.5 |
6.41 |
20.5 |
0.36 |
9.2 |
20.9 |
11.6 |
Flujo molar (kmol/h) |
108.7 |
144.2 |
301 |
1204.4 |
758.8 |
1204.4 |
42.6 |
1100.8 |
1247 |
142.2 |
Flujo molar por componente (kmol/h) |
||||||||||
Hidrogeno |
0 |
0 |
286 |
735.4 |
449.4 |
735.4 |
25.2 |
651.9 |
642.6 |
0.02 |
Metano |
0 |
0 |
15 |
317.3 |
302.2 |
317.3 |
16.95 |
438.3 |
442.3 |
0.88 |
Benceno |
0 |
1 |
0 |
7.6 |
6.6 |
7.6 |
0.37 |
9.55 |
116 |
106.3 |
Tolueno |
108.7 |
143.2 |
0 |
144 |
0.7 |
144 |
0.04 |
1.05 |
36 |
35 |
49
Información del Equipo
El último elemento del PFD es el resumen de las especificaciones del equipo principal.
Se proporciona la información necesaria para estimar los costos del equipo y proporcionar la base para el diseño detallado del equipo.
50
Descripción de equipo para PFD
TIPO DE EQUIPO |
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO |
TORRES |
Tamaño (altura, diámetro), Presión, Temperatura Número y tipo de etapas Altura y tipo de empaque Material de construcción |
INTERCAMBIADORES DE CALOR |
Tipo: gas-gas, gas-líquido, condensador, vaporizador Proceso: servicio (carga térmica), Área, Temperatura y Presión ambos fluidos Número de tubos y pasos en la carcasa Materiales de construcción: tubos y carcasa |
TANQUES Y RECUPERADORES |
Altura, Diámetro, Orientación, Presión, Temperatura, Material de construcción |
TIPO DE EQUIPO |
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO |
BOMBAS |
Flujo, Presión de descarga, Temperatura, Caída de presión, Potencia de eje, Tipo centrífuga o desplazamiento positivo, |
COMPRESOR |
Caudal de entrada, Temperatura, Presión, Tipo de compresor, potencia de eje, material de construcción |
CALENTADORES HORNOS |
Tipo, Presión en los tubos, servicio, combustible |
OTROS |
Proporcionar información crítica |
52
ABREVIATURAS UTILIZADAS PARA DESCRIBIR LOS EQUIPOS PRINCIPALES
ABREVIATURA |
|
MOC |
material de construcción |
316SS |
acero inoxidable tipo 316 |
CS |
acero carbono |
Vap |
corriente que se está vaporizando |
Cond. |
corriente que se está condensando |
Recipr. |
Reciprocante (Desplazamiento positivo) |
Centrf |
Centrífuga |
par. |
parcial |
F.H |
cabeza fija |
FI.H |
cabeza flotante |
s.p |
Techo flotante |
MDP Doble tubo de pasos múltiples 53
Equipo principal para la hidrodealquilación de tolueno
Intercambiadores de calor |
E-101 |
E-102 |
E-103 |
E-104 |
E-105 |
E-106 |
Tipo |
FI.H |
FI.H |
MDP |
FI.H |
MDP |
FI.H |
Área (m2) |
36 |
763 |
11 |
35 |
12 |
80 |
Carga térmica (MJ/h) |
15190 |
16660 |
1055 |
8335 |
1085 |
9045 |
Carcasa |
||||||
Temp. (°C) |
225 |
654 |
160 |
112 |
112 |
185 |
Pres. (bar) |
26 |
24 |
6 |
3 |
3 |
11 |
Fase |
vap. |
cond. Par. |
cond. |
cond. |
Líquida |
cond. |
MOC |
316SS |
316SS |
CS |
CS |
CS |
CS |
Tubos |
||||||
temp. (°C) |
258 |
40 |
90 |
40 |
40 |
147 |
pres. (bar) |
42 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
fase |
Cond. |
1 |
1 |
1 |
1 |
Vap. |
MOC |
316SS |
316SS |
CS |
CS |
CS |
CS |
54
Resumen del equipo para la hidrodealquilación de tolueno
Tanques/Torres/Reactores |
V-101 |
V-102 |
V-103 |
TK-101 |
T-101 |
R-101 |
Temp. (°C) |
38 |
112 |
38 |
55 |
147 |
660 |
Pres. (bar) |
24 |
2.5 |
3 |
2 |
3 |
25 |
Orientación |
vertical |
horizontal |
vertical |
horizontal |
vertical |
vertical |
MOC |
CS |
CS |
CS |
CS |
CS |
316SS |
Tamaño |
||||||
Altura/Longitud (m) |
3.5 |
3.9 |
3.5 |
5.9 |
29 |
14.2 |
Diámetro (m) |
1.1 |
1.3 |
1.1 |
1.9 |
1.5 |
2.3 |
Internos |
s.p |
s.p |
42 platos |
catalizador |
||
perforados |
empacado |
|||||
316SS |
cama-10 (m) |
55
Bombas/Compresores |
P-101 (A/B) |
P-102 (A/B) |
C-101 (A/B) |
Calentador |
H-101 |
Flujo (kg/h) |
13000 |
22700 |
6770 |
Tipo |
Fuego directo |
Densidad del fluido (kg/m3) |
870 |
880 |
8.02 |
MOC |
316SS |
Potencia (kW) |
14.2 |
3.2 |
49.1 |
Carga térmica(MJ/h) |
27040 |
Tipo / unidad |
recip/electri |
centrf./electri |
centrf./electri |
Área radiante (m2) |
106.8 |
Eficiencia |
0.75 |
0.5 |
0.75 |
Área convectiva (m2) |
320.2 |
MOC |
CS |
CS |
CS |
Presión tubos (bar) |
26 |
Temp. (°C) |
55 |
112 |
38 |
||
Pres. entrada (bar) |
1.2 |
2.2 |
23.9 |
||
Pres. salida (bar) |
27 |
4.4 |
25.5 |
56
DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES DE PROCESO DE UN PLANTA “TÍPICA”
Emisión de gases
Materias primas
Preparación de la alimentación
Reactor(es) químico
Proceso
Unidades de separación
Formulación/ almacenamiento de productos
Productos
Subproductos
Residuos
Principales operaciones de los procesos químicos:
Subproductos
- Reacciones químicas
- Mezclado de corrientes
- Transporte de fluidos
- Reducción de tamaño
- Separaciones mecánicas
- División de corrientes
- Transporte de calor
- Generación de energía térmica
- Procesos de separación, donde ocurre transferencia de materia entre fases
DTI de la columna de destilación del benceno
Además, los procesos requieren de servicios auxiliares como:
-
- Instalaciones de control ambiental (planta de tratamiento de aguas residuales).
- Equipo de servicios de transferencia de energía térmica (caldera, torre de enfriamiento).
- Equipo de servicios de generación de energía mecánica y/o eléctrica
(turbinas, turbogeneradores).
-
- Sistemas de distribución y recolección de las corrientes de servicios (redes de tuberías de distribución de vapor, redes de tuberías de recolección de condensado ).
DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES DE PROCESO INCLUYENDO SERVICIOS
Combustible
Energía
Gases de combustión
Agua
Emisión de gases
Servicios de calefacción y/o generación de energía
Servicios de enfriamiento
Materias primas
Preparación de la alimentación
Reactor
químico
Proceso
Unidades de separación
Formulación/ almacenamiento de productos
Productos
Subproductos
Tratamiento de residuos
Descarga de residuos tratados
Residuos no peligrosos sólidos y líquidos
Ejemplos de equipos que se utilizan en la
generación/distribución/tratamiento de las corrientes utilizadas como servicios en un proceso:
- Planta de tratamiento de aguas residuales
- Torre de enfriamiento.
- Sistema de bombeo y red de tuberías de distribución de agua de servicio de enfriamiento.
Planta de tratamiento de aguas residuales
Diagrama de una planta de tratamiento de aguas residuales con materia orgánica degradable
Diagrama de las tuberías de conexión entre el reactor biológico y el sedimentador secundario
Diagrama de las tuberías para la recirculación de lodo secundario al reactor biológico
Diagrama de las tuberías para el bombeo del agua residual del cárcamo de llegada al cárcamo elevado
Reactor biológico aerobio o de “lodos activados”
Difusores de aire
Sedimentador
secundario
Sistema de bombeo y red de tuberías de distribución de agua de servicio
de enfriamiento
Torre de enfriamiento
DISTRIBUCIÓN DE
EQUIPOS EN PLANTA Y DISEÑO DEL SISTEMA DE TUBERÍAS
DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTA DE PROCESO
PLANT LAYOUT
PLANT LAYOUT
Diagrama de flujo de procesos de una columna de destilación
Dibujo preliminar de un recipiente
Hoja de especificaciones de una columna de destilación
DIAGRAMA DE TUBERÍAS E INSTRUMENTACIÓN DE UN RECIPIENTE
DIBUJO ISOMÉTRICO DEL EQUIPO DE BOMBEO DE UN RECIPIENTE
DIAGRAMA DE LA UBICACIÓN Y DIMENSIONES DE LAS BOQUILLAS DE UN RECIPIENTE
DISEÑO DE SOPORTES DE RECIPIENTES PARA PLANTAS DE PROCESO
VISTA EN PLANTA COLUMNA DE DESTILACIÓN
RECIPIENTE DE ALIMENTACIÓN
DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO, COLUMNA DE DESTILACIÓN
DISEÑO DE TUBERÍAS PARA PLANTAS DE PROCESO, REACTOR QUÍMICO
PLANO DE DISPOSICIÓN DE UNIDADES POR ÁREA
PLOT PLAN
PLANO MAESTRO DE DISPOSICIÓN
REPRESENTACIÓN 3D
INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE FLUIDOS/TRANSFERENCIA DE MOMENTO
ESTÁTICA
DINÁMICA
CINEMÁTICA
Sólido sometido a una carga de tracción o tensión axial que produce una deformación lineal.
Sólido sometido a una carga de compresión que produce una deformación lineal.
Sólido sometido a un esfuerzo cortante que produce una deformación en cizalla.
Sólido con deformación torsional (ángulo de giro), producido por una esfuerzo rotacional o par de torsión.
DIAGRAMA ESFUERZOS – DEFORMACIÓN PARA SÓLIDOS
Ensayos de tensión
Esfuerzo máximo de fluencia
(resistencia a la tracción)
(uniforme)
Deformación elástica
Esfuerzo de fluencia
(límite elástico)
MECÁNICA DE FLUIDOS
Sólido
deformado
Deformación de un sólido colocado entre dos placas paralelas bajo la influencia de una fuerza cortante.
La diferencia entre un sólido y un fluido se hace con base en la capacidad de la sustancia para oponer resistencia a un esfuerzo cortante (o tangencial) aplicado que tiende a cambiar su forma.
Un sólido opone resistencia a un esfuerzo cortante deformándose hasta su límite elástico.
Un fluido se deforma de manera continua bajo la influencia del esfuerzo cortante.
En los sólidos, el esfuerzo es proporcional a la deformación y en los fluidos el esfuerzo es proporcional a la razón o velocidad de deformación.
Cuando se aplica un esfuerzo cortante constante a un sólido, llega a un cierto ángulo fijo deja de deformarse, un fluido nunca deja de deformarse y tiende a cierta razón de deformación.
MECÁNICA DE FLUIDOS
Un elemento de un fluido puede pasar por cuatro tipos
fundamentales de movimiento o deformación:
- traslación,
- rotación,
- Deformación lineal (o por tensión)
- Deformación por esfuerzo cortante.
La descripción de la dinámica de fluidos en ocasiones implica los cuatro tipos de movimiento o deformación de manera simultánea.
En virtud de que los elementos de fluidos pueden estar en movimiento constante, es preferible describir el movimiento y la deformación de los elementos de fluido en términos de razones.
Para que estas razones de deformación sean útiles en la descripción del flujo de fluidos, se expresan en términos de la velocidad y de derivadas de la velocidad
Los fluidos a nivel molecular
Una sustancia en la fase líquida o en la gaseosa se conoce como fluido.
En un sólido las átomos o moléculas:
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- Están dispuestas en un patrón
- Ejercen grandes fuerzas de atracción
- Mantienen posiciones fijas.
En la fase líquida las moléculas no se encuentran en posiciones fijas con relación a cada una de las demás, pueden girar y trasladarse con libertad.
En la fase gaseosa las moléculas están muy alejadas entre sí y no existe un orden molecular. Las moléculas se mueven en todas direcciones al azar, chocan continuamente con cada una de las demás y contra las paredes del recipiente en el cual están contenidas.
Un líquido que esté en un campo gravitacional toma la forma del recipiente que lo contiene y forma una superficie libre.
Un gas se expande hasta que encuentra las paredes del recipiente y llena el espacio completo del que dispone.
En las aplicaciones prácticas cualquier sistema de fluido consta de un gran número de moléculas y las propiedades de ese sistema dependen del comportamiento macroscópico de ellas.
Ejemplo: la presión de un gas en un recipiente es el resultado de la transferencia de cantidad de movimiento entre las moléculas y las paredes de tal recipiente.
EL FLUIDO COMO MEDIO CONTINUO
Para describir matemáticamente las propiedades del los fluidos es conveniente descartar la naturaleza atómica de una sustancia y considerar que la materia es homogénea y continua, es decir, como un medio continuo.
La suposición del medio continuo permite tratar las propiedades como funciones de punto y suponer que esas propiedades varían de manera continua en el espacio.
Esta suposición es válida en tanto el tamaño del sistema con el que se trate sea grande en relación con el espacio entre las moléculas.