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

1. CONCEPTOS BÁSICOS DE LA MECÁNICA DE FLUIDOS
2. ECUACIONES DE BALANCE DE CANTIDADES CONSERVADAS
   1. Ecuación de balance de la materia
   2. Ecuación de balance de energía
   3. 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

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

1. Evaluación de “Desarrollo de Diagramas de Tuberías e

Instrumentación” DTI´s

• Trabajo individual 35 %
• Reporte en equipo 30 %
• Presentación en equipo 35 %

1. 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

1. Descarga de tanques
2. Pérdida de carga en tuberías
3. Bombas
4. Medidores de flujo
5. 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:

1. Productos químicos básicos:

grandes cantidades, normalmente son la materia prima de otros procesos.

1. Productos químicos intermediarios
2. 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.
3. Productos químicos especiales
4. 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.

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.

𝐶₇𝐻₈ + 𝐻₂ → 𝐶₆𝐻₆ + 𝐶𝐻₄

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:

1. traslación,
2. rotación,
3. Deformación lineal (o por tensión)
4. 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:

• • 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.