PORTAFOLIO Y BLOG SEGUNDO PARCIAL
TIPO
DE INDUSTRIA
Grupo #1
Industria de gases industriales y
GLP
Tema
Línea
de producción del acetileno a partir del carburo de calcio para uso destinado a
la soldadura autógena distribuidos en cilindros de 6kg.
Diagrama
de proceso
Diagrama de flujo
Descripción de la planta
Generador de acetileno
Produce acetileno mezclando carburo de calcio con agua
Este proceso es utilizado para producir acetileno
disuelto. El carburo de calcio y el agua ingresan por unas tuberías al
contenedor en donde la temperatura del agua deberá permanecer por debajo de
70°C. Como medida de protección ante posibles incendios, la entrada del carburo
de calcio está equipada con tuberías de nitrógeno o dióxido de carbono.
Condensador
Enfría el gas acetileno producido
Secador de baja presión
Elimina el exceso de humedad del acetileno
El gas acetileno contenido en el generador contiene
humedad. Al encontrar humedad en el interior del cilindro, la solubilidad del
acetileno será reducida y, por lo tanto, será removida. Dentro del secador, hay
varias estructuras en forma de mallas que facilitarán este proceso. El agente
de secado, cloruro de calcio (CaCl2), es colocado en la estructura de malla por
la cual deberá pasar el gas y como resultado de dicho pasaje se logrará tener
acetileno libre de humedad.
Purificador
Elimina las impurezas como el sulfuro de hidrógeno y
la fosfina.
Existen varias impurezas en el gas acetileno
incluyendo fosfina, sulfuro de hidrógeno, pequeñas cantidades de silano (SiH4),
y amoníaco (NH3). La insolubilidad de estas impurezas en acetona tiene un
efecto dañino en la soldadura y corte de los metales y por tal motivo, deben
ser removidos.
Los agentes purificadores son aplicados para varias
estructuras internas en forma de malla. Cuando el gas pasa a través de estas
estructuras, las impurezas son absorbidas y removidas. El agente purificador
está compuesto de una mezcla de ácido sulfúrico, dicromato de sodio, agua y
Celita.
Depurador de amoniaco
Elimina hasta el 99% de amoniaco producido Es un
sistema de contador, todo el gas producido pasa a través del contraflujo de
agua para eliminar el contenido de amoníaco y cualquier gas soluble en agua del
acetileno.
Compresor
Impulsa el gas acetileno hasta la presión de llenado
del cilindro.
Después que el gas ha sido purificado y secado, se
inspecciona su pureza de acuerdo con las regulaciones y especificaciones hechas
por cada gobierno. La pureza del gas podrá exceder las especificaciones
requeridas. A continuación, el gas es filtrado en cilindros. La máxima presión
de filtrado es controlada ya que no debe exceder los 25 kg/cm2, ya que el
acetileno es un gas explosivo fuerte. La capacidad del compresor está limitada
ente 15 y 65 m3 /h. Su velocidad de rotación está alrededor de 100 RPM y el
agua de refrigeración es automáticamente reciclada para evitar el aumento de la
temperatura.
Secadores y filtros
Elimina la humedad restante y filtra las partículas.
Para remover la humedad del gas acetileno a alta
presión, se lo hace pasar a través de un cilindro de acero con cloruro de
calcio en su interior.
Llenado de acetileno en cilindros
El
cilindro está compuesto por una plancha de acero, carbono y manganeso
conformada y soldada. El espesor de la plancha varía entre 3.2 a 4.5 mm y la
capacidad del cilindro de 6kg
Esquema 3D
Grupo #2
Industria de los combustibles
fósiles
Tema
Línea de proceso industrial para la elaboración de
Gasolina de alto octanaje destilación del petróleo en presentación de barriles
de 160 L.
Descripción del
caso
Destilación de petróleo tipo OPEC con una entrada de
12455665 kg/d de flujo de crudo, el cual será destilación para la obtención de
gasolina de alto octanaje “premium” destilada en torres atmosférica, al vacío y
FCC.
Diagrama de
flujo
Presentación del esquema
Modelación del proceso de destilación de petróleo
crudo en el programa Aspen HYSYS V10.
Descripción del proceso
Entrada y salida
del petróleo crudo en el horno
Nota: el crudo pasa por un horno para elevar su
temperatura y empezar la separación de los productos más volátiles.
Entrada y salida
del separador
Nota: En el separador se separan los productos más
volátiles de los más pesados.
Entrada y salida
al mixer
Nota: los productos se vuelven a unir luego de que los
de fondo se hayan calentado, sin perjudicar a los más volátiles y no
calcinarlos.
Entrada y salida
de la torre de destilación atmosférica
Nota: dentro de la torre se han separado diferencia de
temperaturas, teniendo varias salidas con una acumulación de 3,34 × 10−7kg/d.
Entrada y salida
de otros procesos de la nafta
Nota: La nafta es tratada en diferentes procesos que
no serán especificados por conveniencia de cálculo, pero lo obtenido de estos
procesos son las naftas; pesadas, ligeras y tratadas. Las cuales tienen
diferentes usos, como al ser mezcladas con los hidrocarburos diversos como los
de gasolinas de alto octanaje para obtener gasolina premium, es el caso de la
nafta L “light” que se mezclará con la gasolina obtenida del FCC.
Entrada y salida
de los residuos en el mixer
Entrada y salida
al intercambiador de calor
Entrada y salida
de la Torre de destilación al vacío
Nota: la torre de destilación atmosférica es usada
para la separación de los productos a menor temperatura, gracias a la variación
de presión, en este caso no existe la acumulación dentro del proceso.
Entrada y salida
de la unidad FCC
Nota: la unidad de FCC aparte de la entrada de HVGO
tiene una alimentación con productos procesados de otros procesos, los cuales
necesitan un craqueo catalítico, la acumulación de 5,044% representa parte del
producto acumulado y al catalizador utilizado para este proceso.
Entrada al
tanque de almacenamiento
Esquema 3D
Grupo #3
Industria oleaginosa
Tema
Línea de proceso de una industria oleaginosa para
producir aceite de Sacha Inchi en botellas de 250ml con una alimentación de
50kg/h.
Descripción del
proceso
Diagrama de
flujo
El presente trabajo expone los cálculos pertinentes
para la línea de producción de una Industria oleaginosa en la cual se producirá
aceite virgen de Sacha Inchi en botellas de 250 ml. Llegando así a producir 930
botellas de aceite Sacha Inchi diario. Este producto tiene un destino comercial
apto para el consumo humano y de uso farmacéutico. Se muestra además los
subproductos a partir de la torta de harina y aceite obtenido por solvente.
Descripción de
las etapas
Recepción de
materia prima
El proceso inicia con la llegada de la materia prima,
que es la Semilla de Sacha Inchi, esta llega en su forma natural, es decir con
su cascara, la cual es comúnmente conocida como “la estrella”. La estrella debe
estar oscura y seca, eso demuestra que la semilla esta lista para ser
procesada. La materia prima debe ser almacenada en un lugar fresco, ventilado,
libre de humedad, sin olores fuertes, lejos de la luz solar y a una temperatura
ambiente.
Pesaje
Se pesa la materia prima que va hacer procesada en la
planta de extracción. Esto es una alimentación de 25kg/h que pasaran
posteriormente a la limpieza.
Limpieza
La limpieza se realiza con el objetivo de eliminar las
impurezas del campo contenidas en la materia prima. El 0.5% de la alimentación
es de impurezas (tallos, hojas, piedras). En esta operación se utiliza un
equipo rotativo cilíndrico ya que tiene una alta capacidad para limpiar y la
baja potencia necesaria para su funcionamiento.
Descapsulador y
descascarado
En esta etapa, la semilla es llevada por un operario a
la máquina descascaradora, donde se realiza el primer decapsulado, es decir se
separa el fruto de la estrella, obteniendo así la nuez y desechando la cascara.
Luego se le quita a la nuez una cascarilla que la recubre y así se obtiene una
almendra limpia. El porcentaje de cápsulas y cascaras obtenidos fue de 58%, el
de la semilla limpia es de 42%. Las cápsulas y cascaras no tienen un valor
nutricional, pero pueden utilizarse como combustibles.
Lavado de
Semillas
Luego de seleccionar las semillas adecuadas, estas
proceden a ser lavadas en donde se le agregaran 3kg de agua por cada kilogramo
de semilla. Las semillas son remojadas, agitadas y escurridas a fin de eliminar
los taninos y saponinas, ya que estos compuestos se consideran generalmente
anti nutricionales, además afectan al color del aceite. Una vez terminado las
semillas absorben 10% del agua añadida.
Secado
Una vez lavada la semilla son trasladadas a un secador
con el objeto de eliminar el agua absorbida por las semillas en el lavado junto
con la humedad que la semilla ya tenía inicialmente la cual era de 3%. En el
secado la temperatura máxima debe ser de 50°C, esto debido a que en el aceite de
sacha inchi se encuentra el ácido linolénico en un 49.8%, este es susceptible a
la oxidación y reorganización de la estructura química por efecto del calor. Al
liberarse el ácido linolénico de la molécula del triglicérido se tiene como
resultado un aceite con una mayor acidez que la permitida en la norma técnica
ecuatoriana NTE INEN 2688:2014, además de que el producto a obtener es un
aceite extra virgen y eso provocaría que deje de serlo al tener cambios
importantes en sus propiedades.
Prensado
mecánico
En esta operación unitaria se alimentan las semillas
resultantes del secado, a la prensa tornillo, en donde luego del accionado
mecánico en frío sale resultante dos corrientes diferentes una de aceite junto
con lodos residuales y la otra de la torta con cierta proporción de aceite que
va a ser tratada posteriormente.
Corriente de Aceite y Lodos Residuales
Decantación
Esta operación
se trata una de las corrientes resultante después del prensado. Esto es la
separación del aceite de los lodos residuales, los cuales se aglomeran y
floculan formando depósitos sólidos en el fondo del tanque decantador
simplificando así el filtrado de los aceites vegetales. De aquí se obtiene un
10% de lodos residuales asumiendo que estos son solo proteínas.
Filtrado
Una vez
separado los sólidos se procede a filtrar el aceite. Se transporta el fluido
hasta la filtración con la finalidad de eliminar residuos sólidos que no
sedimentaron y para que el aceite salga con mejor coloración en comparación con
el que salió de la sedimentación permitiendo además que sea más estable.
Embotellado
Una vez filtrado se obtienen 8.9027 kg/h de Aceite de
Sacha Inchi extra virgen. Este aceite al ser extra virgen se coloca en botellas
de vidrio de 250 ml color oscura, si se pone en plástico o color claro factores
como sol, humedad, etc. alterarían las propiedades del aceite acortando su vida
útil. Los 250ml se debe a que así lo estipula la norma del Codex Alimentario
para envasado de aceites extra virgen.
Enroscado y
Etiquetado
Una vez embotellado el aceite se procede a pasar las
botellas con el aceite a la maquina tapadora enroscado semiautomática, la cual
coloca las tapas a las botellas y la cella y finalmente se etiquetan de forma
manual.
Almacenado de
aceite prensado
Se almacena el aceite en un ambiente ventilado, sin el
paso de la luz solar y a temperatura ambiente a fin de asegurar la calidad del
aceite hasta que llegue al consumidor final.
Corriente de torta obtenida del prensado
Extractor
La torta obtenida se alimenta al extractor en donde se
añadirán 25.59kg/h (el cual se obtuvo mediante una proporción en la que por
cada libra de semilla se añade 2lb de hexano) en la primera producción, ya para
las siguientes operaciones se alimentan 21.4774kg de hexano recuperado más
4.1126 kg de hexano nuevo. Del extractor sale una micela de hexano con agua que
será tratada posteriormente y harina como subproducto.
Destilación,
Evaporación y condensado
La micela entra en la torre de destilación, en esta la
temperatura máxima será de 60°C correspondientes al punto de ebullición del
hexano ya que como se mencionó anteriormente el aceite es susceptible al calor
y altera sus propiedades. La evaporación y la condensación de la destilación de
micela recupera el hexano absorbido en el material, el cual se vuelve a
utilizar para la extracción. El bajo punto de ebullición de hexano (60ºC) y la
alta solubilidad de los aceites y grasas en ella son las propiedades explotadas
en la extracción con solvente.
Esquema 3D
Grupo #4
Industria de cárnicos y embutidos
Tema
Línea de procesos industriales para la obtención de oxígeno y nitrógeno
Descripción del proceso
Diagrama de flujo
Descripción de las etapas
Recepción de materia
prima (Aire). - Se realiza la recepción de la materia
prima, se suministra a la planta del aire de la atmosfera.
Filtración. - El aire atmosférico tiene una gran cantidad
de contaminantes: polvo, microorganismos y compuestos que
impurifican el aire.
En esta etapa
se realiza un filtrado preliminar donde
se eliminan todas las partículas gruesas
que pueden poner
en riesgo el resto de las etapas.
Compresión.
- El objetivo de esta etapa es
aumentar la presión del aire, obteniendo así un menor volumen de aire que
ingresa al proceso y un aumento de temperatura.
Esta disminución del volumen de aire permite trabajar con equipos
más pequeños para la obtención de oxígeno.
Lavado
de aire. - Esta etapa consiste
en el contacto directo y a contracorriente del aire con agua, lo cual se lleva
a cabo en una Torre de Lavado. La Torre de Enfriamiento y Lavado permite
disminuir la temperatura del aire proveniente del compresor
Purificación.
- Consiste esencialmente en
eliminar del aire comprimido aquellos contaminantes que harán difícil,
y a veces imposible, una operación normal
del proceso de separación.
Entre las variadas técnicas de purificación del aire las más importantes son:
por medios químicos, por solidificación de los contaminantes y por adsorción
Enfriamiento
y expansión. - Para que pueda
efectuarse la separación de los componentes del aire, se requiere que éste se
encuentre en fase líquida.
Licuefacción.
- Para efectuar la licuefacción
de aire, se debe bajar la temperatura del aire y/o aumentar su presión. Para
producir bajas temperaturas se utilizan intercambiadores de calor y turbinas de
expansión.
Destilación.
- El proceso de destilación en
una Planta de Oxígeno se lleva a cabo en dos columnas de destilación, una de
presión media y otra de presión baja. Un intercambiador de calor, en medio de ambas columnas, trabaja como condensador para la columna de presión media y como rehervidor para la de
presión baja. Ambas columnas operan por separado. La alimentación de aire a las
columnas proviene desde el intercambiador principal de la caja fría.
Almacenamiento.
- Tanto como para el nitrógeno y oxigeno se van a almacenar en bombona de gas de aluminio a una presión 139 BAR a un diámetro interior de 111m con una longitud de 641
mm con un
peso de vacío d 3,4 kg y un volumen interno de 4,5 litros.
Descripción de cada una de las etapas en la simulación.
Recepción de materia prima.
Se realiza la recepción de la materia prima, se suministra a la planta del aire de la
atmosfera. Entra un flujo másico
Filtración
La filtración es
importante y necesaria para eliminar la mayor cantidad de partículas de polvo en suspensión con el fin
de
evitar que entren a la etapa de compresión y perjudiquen el funcionamiento del compresor (abrasión de impulsores, ensuciamiento, etc.).
Los filtros utilizados normalmente son capaces de retener un 98% de las partículas
mayores a 2 micrones. La pérdida de carga a través
de los filtros, indicará la medida de
ensuciamiento del filtro, y por ende, que se está obstruyendo el flujo de aire
que debe ser alimentado al compresor
Compresión.
El objetivo de esta etapa es aumentar la presión del aire, la cual es determinada por el proceso de destilación (entre 60 y 100 psig), obteniendo así un menor volumen de aire
que
ingresa al proceso y un aumento de temperatura de licuefacción.
Esta disminución del volumen de aire permite trabajar con equipos
más pequeños para
la obtención de oxígeno.
Para esta etapa generalmente se utilizan compresores del tipo centrífugo, debido
a las
siguientes
características:
• Entregan un flujo continuo sin pulsaciones
• Son especialmente indicados para grandes capacidades
• Su alto factor de disponibilidad le permite operar, en condiciones normales,
durante dos
o tres años sin interrupción.
• Su requerimiento de mantención es menor con respecto a otros compresores de la misma capacidad.
• Entregan aire libre de aceite.
De acuerdo a la capacidad de la Planta, los compresores utilizados tienen dos o más etapas, con enfriadores intermedios en cada una de ellas, con el fin de disminuir la
temperatura
del
aire durante la
compresión. El objetivo
de las etapas múltiples, es disminuir el tamaño que tendría un compresor de una sola etapa, tener un
menor consumo de
potencia,
disminuir la cantidad de agua que
entra al proceso mediante la condensación de la humedad del aire en
los
enfriadores intermedios, etc.
Enfriamiento y Lavado de Aire.
El aire que sale del compresor debe ser enfriado, y por otro lado deben eliminarse los polvos no retenidos por los filtros de la etapa inicial. Por
esta razón se requiere de
una etapa de enfriamiento y lavado
de aire. Esta etapa consiste en el contacto directo y a
contracorriente del aire con agua, lo cual se lleva a cabo en una Torre de Lavado.
El resto de los compuestos presentes en el aire
que no son removidos en la Torre de
Lavado (H2O, CO2 e Hidrocarburos) son retirados en la etapa siguiente, que es el Sistema
de Purificación de Aire.
La Torre de Enfriamiento y Lavado permite
disminuir la temperatura del aire
proveniente del compresor Sulzer,
hasta una temperatura de aproximadamente 20ºC. La Torre de Lavado y Enfriamiento tiene en su interior 9 bandejas (DCAC), 6 en la sección
inferior y 3 en la sección superior. Sobre la sección inferior se alimenta un flujo de 10 m3/h de enfriamiento proveniente de la
Torre de Enfriamiento principal de la Planta N°2 y en el tope de la torre, 30
m3/h de agua de reposición o make up
Purificación.
Consiste esencialmente en eliminar del aire comprimido aquellos contaminantes que harán difícil, y a veces imposible, una operación normal
del
proceso de separación. El aire atmosférico, es una mezcla de gases elementales (Nitrógeno, Oxígeno, Argón, Helio,
etc.) y otros gases, como agua, anhídrido carbónico e hidrocarburos, entre otros,
Para la fabricación de oxígeno por
destilación, estos gases compuestos, más las
partículas sólidas que contiene el aire, constituyen contaminantes peligrosos, que deben
ser
removidos lo más tempranamente posible para evitar graves problemas en los procesos posteriores
que
se realizan a bajas temperaturas
(criogénicos)
Enfriamiento y Expansión
Para que pueda efectuarse la separación de los componentes del aire, se requiere que
éste se encuentre en fase líquida.
Para
efectuar la licuefacción de aire, se debe bajar la temperatura del aire y/o aumentar su presión. Para
producir bajas temperaturas se
utilizan intercambiadores de calor y turbinas
de expansión.
Las turbinas son equipos que se utilizan para generar y mantener el frío dentro de la caja
fría. El gas que entra en la turbina es expandido, disminuyendo su presión y, por lo tanto, su temperatura. La energía que pierde el gas
es transformada en energía mecánica, por
lo
que las turbinas son empleadas para la generación de energía. El descenso de la temperatura del gas
es aprovechado para el enfriamiento en la Caja Fría, y la energía
producida es
utilizada en la operación de un compresor booster, para aumentar la presión del aire que entra a la columna de destilación y así poder licuarlo.
Destilación y purificación de frio.
El proceso de
destilación en una Planta de Oxígeno se lleva a cabo en dos columnas de destilación, una de presión media y otra de presión baja. Un intercambiador de calor, en
medio de ambas columnas, trabaja como condensador para la columna de presión
media y como rehervidor para la de presión baja. Ambas columnas operan por separado.
La
alimentación de aire a las
columnas
proviene desde el intercambiador principal de la
caja fría.
El proceso de
destilación en una Planta de Oxígeno se lleva a cabo en dos columnas de destilación, una de presión media y otra de presión baja. Un intercambiador de calor, en
medio de ambas columnas, trabaja como condensador para la columna de presión
media y como rehervidor para la de presión baja. Ambas columnas operan por separado.
La
alimentación de aire a las
columnas
proviene desde el intercambiador principal de la
caja fría.
Los principales productos de las columnas son: De la columna de presión media:
• Nitrógeno gaseoso (NG) desde el tope (1% de O2), que retorna al intercambiador
principal y se utiliza luego en
la turbina.
De la columna de presión baja:
• Oxígeno líquido desde el fondo (LOX)(95% de pureza)
• Nitrógeno gaseoso (WN2) al 97% de pureza
• Que se pasa por el intercambiador principal y se utiliza en la regeneración de los
tamices
moleculares.
El intercambiador de calor
además
posee un sistema
para purgar los
gases no
condensables que se encuentran en la parte alta de la torre de alta presión.
Se va almacenar en
Bombona de gas de a presión 139 BAR con un diámetro interior
111m con una Longitud 641 mm con un Peso vacío de3,4 kg y volumen interno: 4,5
litros.
Esquema 3D
Grupo #5
Industria conservera de alimentos
Tema
LINEA DE PROCESO INDUSTRIAL PARA LA ELABORACION DE
DURAZNO EN ALMIBAR EN ENVASE DE VIDRIO DE 500 gr
Descripción del proceso
En el presente proyecto analizaremos la línea de
proceso de línea de proceso industrial para la elaboración de durazno en
almíbar en envase de vidrio de 500 gr
Diagrama
de flujo
Descripción del
proceso por etapas
Recepción de materia prima
(durazno)
La recepción de las materias primas
es el primer paso en la cadena de elaboración de productos en cualquier
establecimiento y, por lo tanto, tenemos que darlo con seguridad y con criterio
con el fin de salvaguardar la inocuidad alimentaria de nuestras elaboraciones.
En este caso ingresan 500 kg de duraznos frescos a la recepción de materia
prima, para la selección de frutas que cumplan las especificaciones requeridas.
Selección de
frutas
Se separan las frutas (duraznos) que no tengan el
grado de madurez adecuado, con defectos, tamaño u otras características como
podredumbre
Lavado
Se lavan las frutas seleccionadas con una solución de
agua clorada (con una concentración de 2 ppm de cloro), con la finalidad de
eliminar las impurezas propias de las frutas y así estaría listo para la
siguiente etapa del proceso.
Pelado químico
El pelado químico es el proceso donde se efectúa
sumerge la materia prima (duraznos) en una solución de Hidróxido de Sodio (soda
cáustica) al 1%. En esta etapa se trata de remover la cascara de la fruta que
ingresa al proceso.
Lavado
Se lavan las frutas que pasan por el proceso de pelado
químico, con una solución de agua clorada (con una solución de ácido cítrico al
1%), con la finalidad de retirar los residuos propios del pelado químico y así
estaría listo para la siguiente etapa del proceso.
Corte
En esta etapa los duraznos procedentes del lavado son
introducidos a la cortadora, la cual está equipada con cuchillas de acero
inoxidable que realizan el corte en forma de rodajas. Al finalizar el corte, se
separa la semilla de la fruta, y saldrán de la máquina la pulpa de durazno.
Escaldado
Este proceso permite el blanqueamiento por hervor de
la fruta. Es usado para desactivar enzimas y toda la carga microbiana. El
escaldado mejora y acentúa el color de las frutas, así como el rendimiento en
su pulpa en el proceso de fabricación. En esta etapa la fruta se somete a un
escaldado por inmersión durante un periodo de tiempo de 5 minutos.
Esterilización
de latas vacías
Los envases de vidrios antes de ser llenados con fruta
y liquido de gobierno, son ingresados a un equipo esterilizador UV durante 15
minutos, lo cual sirve para eliminar bacterias y otros organismos que causa el
deterioro del alimento.
Envasado
En esta etapa el mango escaldado se procede a llenar
los envases de vidrio, con una cantidad de 350 gr de pulpa de durazno
Preparación del
almíbar
En una marmita se prepara el almíbar de 30° Brix,
mezclando agua y azúcar. En este caso se necesitan aproximadamente 3 Kg. de
azúcar por cada 7 Kg. de agua. Se revisa la concentración del almíbar y de ser
necesario se agrega un poco más de azúcar.
Cocción
En esta etapa del proceso se cocina el almíbar,
calentando hasta 90 °C para que la totalidad de azúcar se disuelva.
Dosificado
En esta etapa se vierte el almíbar en el envase de
vidrio lleno de durazno llegando así a una relación 70% fruta / 30% almíbar,
que en unidades de masa seria 350gr de duraznos, y 150 gr de almíbar por
envase.
Sellado
Con tapas de lata de cierre rápido, son selladas en
vacío de tal forma que se logre el hermetismo.
Esterilizado
Una vez sellados los envases, se procede a esterilizar
el producto a temperaturas superiores a los 100°C para que se eliminen toda
clase de microorganismos del alimento durante un período determinado de tiempo,
haciéndolo “Comercialmente estéril”.
Etiquetado
En esta etapa después de haber esterilizado nuestro
producto precedemos a colocar su respectiva etiqueta comercial y se encartona.
Producto
Terminado
Los envases de
duraznos de 500gr, ya encartonados se almacenan en la bodega de productos
terminados, para su posterior transporte hacia los almacenes de los clientes.
Esquema 3D
“LÍNEA
DE PRODUCCIÓN PARA LA FABRICACIÓN DE TEJAS COLONIAL CON MEDIDAS DE 06x17x38 cm
DE 1,16 KG DE PESO”
INDUSTRIA:
INDUSTRIA
DE CEMENTO Y CERÁMICAS
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Tolva:
La materia prima está compuesta por arcilla roja, arcilla blanca y reprocesos
anteriores las que en total sumaran 3954,74 kg/h
Molienda
(Molino de martillos): La mezcla llega a una
amasadora la misma que al salir la mezcla es golpeada por mazos que giran sobre
la mezcla para desprenderla, esto con el objetivo de hacer partículas más finas
hasta dejarlas con un tamaño de 0.2 pulgadas o 0.33 milímetros.
Mezclador:
En el siguiente proceso se inserta la mezcla a una mezcladora donde se le
agrega 63.75 kg/h de agua con el objetivo de tener una pasta mucho más plástica
y que luego se introducirá en una laminadora con el objetivo de reducir el
material y tener una consistencia uniforme.
Tolva:
El material homogenizado con características físicas y químicas semejantes, y
después de haber cruzado el proceso de maduración es incorporado a un cajón
dosificador, 24 para almacenar y dosificar el material en forma continua,
uniforme y controlada a una tolva o cajón dosificador el cual tiene un motor,
para arrastrar la arcilla hasta la amasadora.
Mezclador/Amasador:
Una vez que la arcilla sale de la tolva mediante una cinta transportadora por
la parte inferior, esta es incorporada a un proceso de mezclado cuya máquina es
una amasadora extrusora, la principal operación es garantizar que la pasta sea
homogénea. El material es introducido a una amasadora con mazos trituradores,
las ruedas giran sobre la pasta, golpeándola y tallándola a la arcilla, con el
fin de hacer convertir esta mezcla en partículas mucho más finas
Mezclador:
El material que ya está amasado es trasladado a una banda transportadora de
rodillos giratorios, este material desciende a un proceso de mezclado el cual
también posee un motor para hacer girar los tornillos giratorios de cuba
abierta, este proceso depende de que el operador agregue agua en forma de
lluvia de mezclado
Laminador: El material mezclado cae al proceso de laminado, el cual posee dos motores para que el material sea laminado o cortado, es la máquina adecuada para la reducción definitiva del material, consiguiendo así una masa uniforme que garantiza la máxima calidad del moldeado. El principal objetivo es conseguir una arcilla con características similares, por eso la arcilla que entra y es laminada con una especie de cuchillas en piezas muy bien segmentadas.
Extrusora:
El material ya cortado en pequeñas piezas es trasladado mediante un motor a una
banda transportadora, la arcilla es introducida por la parte superior a una
extrusora al vacío, tiene un motor para hacer girar los caracoles de este modo
prensar y adquirir la forma deseada, por la gran presión que ejerce la maquina
se pierde una cierta cantidad de agua la cual es trasladara a un tanque de
almacenamiento.
Cortadora:
El producto que sale del moldeado, es incorporado a una banda transportadora.
El material que entra a una máquina de cortada gira mediante un motor para así
obtener unidades de un producto. La operación se realiza a temperatura
ambiente.
Pre-secado:
El producto crudo es llevado al pre-secado mediante vagonetas o coches, este
proceso se realiza sin presencia de luz en un lugar cerrado y a temperatura
ambiente, el producto en el pre-secado oscila alrededor de 36 horas. Las
primeras 12 horas las tejas son cubiertas con plástico con la finalidad que no
exista presencia de luz y el material se consolide y no presente fisuras, las
24 horas subsiguientes las piezas crudas entran a reposa, para que en las 12
horas restantes exista ventilación mediante aire que viene del enfriamiento del
horno a una temperatura de 28°C y finalmente existen ventiladores de hélices
ubicados en la parte superior e inferior
Secado:
El producto sale del pre-secado es incorporado mediante las mismas vagonetas al
proceso de secado, dicho equipo es un secador túnel. Los coches son empujados
al final del horno mediante una presión que oscila entre 62 psi, el ciclo de
operación es de 12 horas, el aire es extraído del horno de la zona de
enfriamiento un ventilador. La etapa del secado se realiza para eliminar parte
del agua que trae la pieza extruida. En el secado las piezas pasan por tres
fases: la primera perdida de agua contenida en los poros, otra de nueva
eliminación del agua hasta alcanzar la máxima concentración y una tercera que
consiste en la pérdida del resto de agua que contenga
Horno:
Una vez terminado el proceso de secado, se pasa a la siguiente fase que es la
evacuación de coches, para ser cambiados de vagonetas a vagones que poseen
materiales que resisten la temperatura de cocción, el producto se desplaza
lentamente a través del horno de combustión interna. Cabe destacar que el horno
va a funcionar desde una temperatura mínima de 15°C hasta una máxima de 900°C.
Almacenamiento:
Por último, se almacena el producto que ya está terminado para la distribución,
el producto se va a almacenar en pallets. Las tejas de medidas 06x17x38 cm
pesando 1,16 kg por unidad
SKETCHUP
TEMA
GRUPO 7:
“LÍNEA
DE PRODUCCIÓN DE TUBERIAS DE PVC DE 150 mm DE DIAMETRO DE 600 mm DE LARGO PARA
SISTEMAS DE RIEGO PARA USO AGRICOLA”
INDUSTRIA:
INDUSTRIA DE PLÁSTICOS
DIAGRAMA
DEL PROCESO
DESCRIPCIÓN DE LAS ETAPAS DEL PROCESO PRODUCTIVO
Recepción
y limpieza de la materia prima
La
recepción de las materias primas es el primer paso en la cadena de elaboración
de productos en cualquier establecimiento y, por lo tanto, tenemos que darlo
con seguridad, lo que vamos a receptar es Dicloroetano (DCE) a una pureza de
99,5%.
Pirólisis
La siguiente fase en el proceso de obtención de cloruro de vinilo monómero es la pirólisis o cracking del dicloroetano. En ella la molécula de este último se rompe dando lugar a una molécula de cloruro de vinilo y otra de cloruro de hidrógeno según la reacción de craqueo. Para ello debemos tener los siguientes conceptos:
• La producción de cloruro de vinilo a partir del dicloroetano se realiza por la pirólisis de éste a aproximadamente 500 ºC de temperatura.
• La molécula de dicloroetano se rompe dando lugar a una molécula de cloruro de vinilo y otra de cloruro de hidrógeno. La tasa de conversión del dicloroetano varía entre 50- 65%.
• El dicloroetano no transformado se obtiene como subproducto.
• La pureza del dicloroetano (99,5%) que alimenta la pirólisis
tiene un impacto muy importante para reducir la formación de impurezas y coke.
La humedad debe ser despreciable para evitar problemas de corrosión. La
estructura de reacción es:
𝐶2𝐻4𝐶𝑙2 → 𝐶2𝐻3𝐶𝑙 + 𝐻𝐶𝑙
Depuración del cloruro de vinilo monómero (CVM)
Una vez producida la pirólisis del dicloroetano, el producto de la unidad de craqueo, que está constituido básicamente por cloruro de vinilo, HCl, DCE no transformado y subproductos de la reacción, entra en la unidad de destilación o depuración. En ella estos componentes son separados por destilación en dos etapas:
• En la primera (columna de recuperación del HCl) se separa el cloruro de hidrógeno que, tras una hidrogenación opcional para eliminar las trazas de acetileno, es obtenido por cabeza de la torre. Esta columna trabaja a 5 atm de presión.
• En la segunda, se separa el cloruro de vinilo del dicloroetano que
es reciclado. El cloruro de vinilo líquido es enviado a los depósitos de
almacenamiento. Esta segunda torre también se trabaja a 5 atm de presión.
Polimerización
El
policloruro de vinilo se obtiene mediante la polimerización en cadena por
apertura de dobles enlaces del cloruro de vinilo monómero: los monómeros, que
cuentan en su estructura molecular con un doble enlace entre dos de sus átomos
de carbono, se activan en presencia de pequeñas concentraciones de iniciadores,
de manera que esos dobles enlaces se abren y los monómeros reaccionan
rápidamente entre sí, asociándose unos con otros y formando cadenas de
macromoléculas. El proceso de polimerización en suspensión del CVM se realiza
en medio acuoso en un reactor discontinuo, agitado, de tipo autoclave y que
dispone de un sistema de refrigeración con agua en serpentines para evacuar el
calor de reacción. Se trata de un proceso semicontinuo en el cual la resina es
producida por lotes (batch) y se introducen en el reactor el cloruro de vinilo,
agua desmineralizada y el activador. El CVM es dispersado en el agua por medio
de agentes dispersantes y agitación. Como el iniciador de la reacción es
soluble en el monómero, la polimerización se realiza en cada gota de cloruro de
vinilo y el producto obtenido es una suspensión de policloruro de vinilo. La
reacción puede tener lugar en “closed process” (sin apertura del reactor tras
cada polimerización) o en “open process”, siendo el primero de los dos el más
adecuado para producir resina de suspensión ó s-PVC, por lo que se va a emplear
esta modalidad (el open process puede ser apropiado para la fabricación de
resina de emulsión cuando se trata de aplicaciones especiales, ensayos de
investigación). Las condiciones de trabajo en esta etapa son una temperatura de
50 ºC (el rango puede 32 variar entre 35 y 70 ºC) y una presión de entre 4 y 12
bar. El grado de conversión del CVM a policloruro de vinilo oscila entre el 75
y el 95%. La descomposición del peróxido de benzoilo (BP) puede ser fuertemente
inducida por radicales libres, tanto si estos provienen de la propia
descomposición como del medio de reacción. El resultado es que reacciones de
alto orden acompañan la descomposición unimolecular del BP.
Desgasado
El
desgasificador es un equipo que elimina, gracias al aumento de la temperatura
del agua, los gases disueltos que pueda contener (en este proceso el gas de CVM
no polimerizado) aprovechando la solubilidad inversa de los gases, según la
cual éstos son menos solubles en agua a alta temperatura. Esta desgasificación
se realiza térmicamente, aportando energía térmica (mediante el uso de vapor)
al agua, por lo que a medida que la vamos calentando en el desgasificador se
irán desprendiendo los gases disueltos de cloruro de vinilo. Del desgasificador
salen por tanto dos corrientes: una corriente para separar el cloruro de vinilo
que no se ha transformado (CVM residual), el cual se envía a la unidad de
recuperación de dicha sustancia; mientras que la otra contiene una suspensión o
slurry, que es una mezcla compuesta por el policloruro de vinilo que se ha
formado en la polimerización, agua y el resto de CVM que no se haya extraído en
la primera corriente.
Stripping
La
siguiente fase en el proceso de producción de PVC es la de stripping: el
cloruro de vinilo residual que aún queda en el slurry es separado de la resina
de policloruro de vinilo mediante stripping con vapor (también puede hacerse a
vacío) y enviado asimismo a la unidad de recuperación de CVM. Esta operación
tiene lugar en una columna de stripping (stripper externo) en continuo (aunque
también podría realizarse en el propio reactor, en cuyo caso la capacidad de
producción de la instalación disminuye, o en un depósito intermedio, pero estas
opciones son menos habituales).
Centrifugado
Antes
de proceder al secado, la suspensión formada por agua y PVC que ha sido
almacenada en el depósito intermedio procedente de la columna de stripping
puede ser concentrada o deshidratada haciendo uso de una centrifugadora. En
ella la resina de polímero se separa del agua y se produce una torta húmeda de
PVC, con un contenido de humedad del 20 al 33% (la cual depende del grado de la
resina). Este policloruro de vinilo húmedo pasa a la sección de secado,
mientras que el agua retirada se recicla o se trata en la unidad de tratamiento
de efluentes
Secado
En
esta etapa se pueden aplicar diversas técnicas de secado, todas basadas en la
utilización de aire y calor. Para la producción de resina en suspensión se
emplea una instalación de secado en lecho fluido (es lo más común), que usa
grandes cantidades de aire (de 20.000 a 50.000 Nm³/h). La operación de secado
del policloruro de vinilo húmedo se lleva a cabo en un ciclón con aire caliente:
por un lado, se alimenta la torta húmeda de PVC procedente de la centrifugación
y por el otro entra aire, que se precalienta previamente en un intercambiador
con vapor
Cribado
y molienda
Una
vez secada la resina, es tamizada y los granos de policloruro de vinilo son
molidos, operación para la cual se emplea un tamiz. Al momento de tener el
producto terminado (PVC granulado), se lo lleva a la siguiente etapa de la
elaboración de los tubos de PVC. Para ello se realizan los siguientes
procedimientos.
Mezclado
Una vez secada la resina, es tamizada y los granos de policloruro de vinilo son molidos, operación para la cual se emplea un tamiz. El producto resultante pasa mediante transporte neumático a la unidad de envasado y es enviado a los silos almacén para su posterior embalaje y expedición. Una parte de la resina fabricada se embala en sacos y big-bag’s, mientras que el resto se comercializa a granel. Una vez secada la resina, es tamizada y los granos de policloruro de vinilo son molidos, operación para la cual se emplea un tamiz. El producto resultante pasa mediante transporte neumático a la unidad de envasado y es enviado a los silos almacén para su posterior embalaje y expedición. Una parte de la resina fabricada se embala en sacos y big-bag’s, mientras que el resto se comercializa a granel. El procedimiento se lo realiza de la siguiente manera:
• Adicionar el pvc granulado al mezclador a temperatura ambiente e iniciar la operación a baja velocidad.
• Inmediatamente adicionar el estabilizador, la mitad plastificante y el pigmento, a baja velocidad, con el fin de compensar la demanda de energía que se gaste al arrancar el motor y para homogenizar la mitad del plastificante que se adiciono. Después se cambia a alta la velocidad.
• Adiciona la segunda mitad de plastificante y los lubricantes cuando se tengo una temperatura entre 70 a 80 °C.
• A los 90 °C adicionar la carga
• Cuando la temperatura llega de 110 a 120 °C la mezcla esta seca
• Se deja enfriar hasta
alcanzar una temperatura de 40 a 50 °C y tamiza en una malla 40 antes de
transformarla.
Extrusión
La
extrusión es el método de transformación de termoplásticos que les confiere
forma, forzando su pasaje a través de una abertura cuyo diseño está relacionado
con la forma. Esta forma está limitada a dos dimensiones, es decir se
desarrolla en el plano perpendicular al eje del movimiento del material. Dado
que los termoplásticos son sólidos a la temperatura ambiente, el equipo de
extrusión debe encargarse de convertirlos en un fluido de viscosidad apropiada,
por calentamiento y mezclado o amasado y dotar a esa masa fluida de la presión
suficiente para ser forzada por la sección de extrusión.
Enfriado
y formado
Después
del paso antes mencionado el tubo todavía caliente pasa por una tina de
enfriamiento que tiene circulación de agua y enfría el material hasta hacerlo
completamente rígido. Esta tina también contiene un formador que es el que le
va a proporcionar la redondez definitiva al tubo. La temperatura de fusión del
PVC, es aproximadamente 180±20°C, pero en la práctica hay que conocer las
curvas o perfiles de temperatura de trabajo y el tipo exacto de la maquinaria
para ajustar los parámetros de operación de las extrusoras, en este punto es
exactamente donde ocurre la plastificación del material termoplástico
Corte
Acampanado
En proceso de acampanado es un proceso que puede realizar de manera manual como
automática en donde se le da la forma acampanada que tiene los extremos de cada
tubo PVC
Producto
terminado
Finalmente, los tubos son almacenados en la bodega de producto terminado previo a su transporte a su lugar de destino para distribuir.
SKETCHUP
TEMA
GRUPO 8:
LÍNEA
DE PRODUCCIÓN DE ACERO PROCESADO EN CONVERTIDOR LD A PARTIR DE ARRABRIO DE ALTO
HORNO
INDUSTRIA:
INDUSTRIA METALURGIA
DESCRIPCION
DEL PROCESO
Transportadora
de materia prima
La
cinta transportadora de materia prima es la que va a introducir el material de
los depósitos para que esta de aquí lo envíe.
Cargador
de materia prima
El
cargador de materia prima en el cual se va depositando lo que es la materia
prima como tal, óxidos, magnetita, en este caso entra piedra caliza, coque, que
genera escoria y reacciona con el oxígeno de los óxidos de magnetita. Cada
cierto tiempo se cargan los vagones y van transportando la carga, hasta llegar
al tragante.
Tragante
El
tragante es donde se depositan los materiales de entrada y es una mezcla entre
polvos de óxidos, piedra caliza y coque. La piedra caliza es para calcificar y
generar escoria, reduciendo el oxígeno y el coque es el carburante, generando
reacción térmica para que se pueda oxidar.
Salida
de escoria
Vemos
la salida de escoria, se encuentra por uno de los costados superiores porque la
escoria tiene una densidad menor al arrabio entonces este queda y forma una
capa sobre el arrabio donde se desprende y sale la escoria. Los colectores de
gas son un parte fundamental, atrapan el gas de salida que resulta de la
combustión de todos los materiales y las reacciones químicas, está formado por
co, co2, nitrógeno y agua evaporada. Este de aquí va a ser recirculado a
colectores y purificadoras para que no se desperdicie el poder calorífico que
tienen y no contaminen. Otra parte es estufas calientes son paredes que donde
se envía el aire caliente que se necesita.
Tren
torpedo
Formado
por capas interiores de ladrillo refractario lo cual permite el transporte del
arrabio líquido ya que está a elevadas temperaturas entre mil a dos mil grados.
Este tren torpedo transporta el arrabio hasta un sitio donde se maneja para ser
hierro o acero
Acería de oxígeno básico
La
Acería de oxígeno básico está conformada por un caldero el cual se le va a
inyectar oxígeno a presión a parte de aire para que este reaccione con el
arrabio introducido. También se le introduce chatarra de acero para que cuando
reaccione, reacciona con hierro de arrabio y se mezcle.
Acero
de producción
El
Acero de producción es en el cual entra a la industria y se produce en láminas
o varillas, este va a depender del fabricante.
SKETCHUP
TEMA
GRUPO 9:
LINEA
DE PROCESO PARA LA FABRICACION DEL PAPEL HIGIÈNICO DE 200 METRO POR 4 ROLLOS
INDUSTRIA:
INDUSTRIA DE PAPEL Y CARTON
Recepción.
Una
vez seleccionado la pasta celulosa, y los papeles reciclados se arman pacas
para enviarlo a las máquinas de pulpeo, con una capacidad seria de 2.5 tonelada
turno.
Pulpadora.
El
propósito del pulper es separar las fibras de papel del desperdicio, y mantener
los contaminantes lo más grandes que se pueda. El pulper además proporciona el
frotamiento de fibra a fibra, remoción de las partículas de tinta de la
superficie de la fibra y reducir el tamaño de estas partículas de tinta
Blanqueado
de pulpas destintadas
La
siguiente etapa en el proceso de obtención del papel es el del blanqueo de la
pulpa, este blanqueo lo obtenemos mediante un producto químico llamado soda
caustica dado específicamente que esta aplicación del papel lo requiera.
Durante el blanqueo no solo se eliminan las sustancias coloreadas de la pulpa,
sino que se completa el procesado de la pulpa, consiguiendo exactamente las
características deseadas para su proceso de papel higiénico.
Refinado
de disco
Es
utilizado para efectuar el refinado de la pasta antes de la fabricación de
papel. Efectúa una acción mecánica sobre las fibras papeleras en suspensión
fibrosa mediante unas cuchillas o barras que se desplazan unas en relación con otras
Rodillo
de prensa
Refinadores
a discos con el fin de “peinar” las fibras. Para luego conseguir una mezcla
homogénea a través de las piletas de mezcla y de máquina se vuelve a pasar por
un purificador cónico que termina dando el tamaño y orientación deseada
Fieltro
La
hoja de papel es conducida a un cilindro previamente calentado. Además, recibe
chorros de aire caliente que terminan de secar la hoja de papel, eliminando los
últimos rastros de humedad. Con 0,1%
Yankee
Dryer y bobinado
Yankee
estará hecho de acero inoxidable y contará con activadores neumáticos y
electrónicos para su operación además contará por unida de control de
oscilación regaderas y cuchillas de crepado, está diseñado para 850kpa tendrá
un peso de 13 tonelada
El
Yankee Dryer es un cilindro de secado de gran diámetro (2,8 m), que sirve como
unidad principal de secado. Ahí, la hoja húmeda se prensa contra la superficie
pulida del secador. El Yankee Dryer está dentro de una campana donde se inyecta
aire caliente para incrementar la capacidad de secado. La acción de crepado se
produce debido a la adherencia de la hoja al secador cuando se la coloca contra
el borde de la lámina de secado
Bobinado
Es
la operación mediante la cual se obtiene la hoja de papel seca, que sale por el
rodillo Yankee, enrollándose en una bobina lista para ser usada o almacenada. Y
finalmente el papel es enrollado en grandes bobinas. El guiado en un bobinador
es obtenido moviendo lateralmente la bobina de material. Esto permite formar
una bobina donde los bordes de cada una de las vueltas que la conforman se
encuentran alineados. El guiado en el bobinador permite obtener bobinas
uniformes
Desbobinado
Las
bobinas de papel se colocan en la máquina convertidora que se encargará de
hacer los rollos. Es el guiador para obtener moviendo lateralmente la bobina de
material. Esto permite mantener una posición de borde constante de aquel
material que ingresa a la línea de proceso. El guiado del desbobinador permite
eliminar eventuales problemas en a el caso de bobinas no uniformes y/o
"teles copeadas". El diagrama adjunto presenta la configuración
correcta para una aplicación típica de desbobinador
Rebobinado
El papel es de nuevo
enrollado en pequeños cilindros de papel. El proceso consiste en la colocación
de una bobina madre y luego se rebobina en pequeños cilindros de papel dentro
de las medidas estándares, hasta un formato máximo de diámetro de 180 cm. El
formato de rebobinaje es a definir con los clientes, van desde los 5 cm hasta
los 180 cm de ancho, en bujes de 3,6 y 12 pulgadas
Cortadora
Una
cuchilla rotatoria es la encargada de dividir cada rollo de 2,75 metros en los
rollos pequeños para su venta al público. Una máquina cortadora de papel
higiénico (sierra de cinta) es un dispositivo auxiliar para máquinas de tejido.
Corta rollos de papel higiénico y pañuelos faciales en la longitud o anchura
deseada. La máquina de corte es capaz de afilarse automáticamente y la mesa de
corte se puede mover para facilitar el corte, lo que la convierte en una máquina
estable y eficiente para la producción de papel higiénico y tratamientos
faciales. La línea de fabricación de productos de papel higiénico es el tipo
más popular de todas las máquinas de papel. Puede producir papel higiénico con
una inversión muy limitada. El dispositivo es simple en operación, bajo en
ruido, estable en operación y alta en eficiencia de producción.
Empaquetado y Almacenado
El papel impreso para la envoltura de papel higiénico es un empaque especialmente diseñado para cubrir dicho papel y protegerlo contra la humedad y el polvo. Regularmente tienen impresa la marca, sin embargo, en la actualidad hay diseños muy originales que van desde papeles con frases impresas hasta diseños elegantes. En la cual se debe almacenar bajo techo y protegido de la humedad externa. Evite la presencia de olores penetrantes cerca del producto. Recomendaciones para el almacenamiento del producto. Proteja el producto de la humedad y olores. *Arrume las cajas sobre plataformas de madera o estanterías, separándolas del suelo. *Arrume las cajas (embalaje del producto) en posición horizontal debido a que son más estables y a la vez se garantiza que las cajas no se deformen e impacten el producto. *Las cajas con el producto deben almacenarse en bodegas o almacenes techados, cerrados y bien ventilados, evitando la humedad, el sol directo y el exceso de calor.
SKETCHUP
TEMA GRUPO 10:
“LINEA
DE PROCESO INDUSTRIAL PARA LA ELABORACIÓN DE BOTELLAS PLASTICAS PET NORMAL DE 1
LITRO EN CAJAS DE 75 UNIDADES”
INDUSTRIA:
INDUSTRIA DE PLÁSTICO
DESCRIPCIÓN
DE LAS ETAPAS DEL PROCESO
RECEPCIÓN
DE MATERIAS PRIMAS
Se
reciben y almacenan las materias primas: etilenglicol virgen (EG), ácido
tereftálico purificado (PTA), ácido isoftálico (IPA), dietilenglicol (DEG) y el
resto de aditivos necesarios.
· El PTA se almacena en silos en
forma de polvos al igual que el IPA. El IPA se usa para favorecer la formación
de copolímeros.
·
Tanto el EG, DEG como los
aditivos y el catalizador se almacenan en tanques.
PREPARACIÓN
DE ADITIVOS Y CATALIZADORES
Se
preparan el catalizador de trióxido de antimonio (Sb2O3), el aditivo de fósforo
(ácido fosfórico) y los toners (colorantes) de la misma forma: El material en
cuestión, en polvo, se disuelve en un tanque de preparación con etilenglicol
(EG) caliente hasta la concentración deseada y posteriormente se agita y se
vierte en el tanque de alimentación.
PREPARACIÓN
DE PASTA
Se
alimenta en continuo PTA e IPA a través de sus respectivos alimentadores de
tornillo al tanque de preparación de pasta, que tiene una agitación permanente
y está a temperatura ambiente. A este tanque también se alimenta EG refinado
para que la relación molar de EG-ácidos sea constante (en exceso de EG).
Finalmente, la pasta es bombeada hacia el primer reactor de esterificación.
Debido a la alta viscosidad y alto contenido en sólidos se utilizan bombas de
tornillo helicoidales para el movimiento de la materia.
ESTERIFICACIÓN
En
esta fase se emplean dos reactores de esterificación dispuestos en serie. Al
primer reactor llega la pasta procedente del tanque de pasta siendo también
introducida una corriente de EG para aumentar el exceso de este reactivo y
desplazar la reacción de esterificación hacia la derecha. Para desplazar la
reacción hacia la derecha se extrae el agua formada que se lleva hasta la
columna de agua. La temperatura en esta fase es de alrededor de 260ºC y la
presión ligeramente superior a 1 kg/cm2. El reactor está calentado por
serpentines internos y una camisa externa por los que fluye HTM. El tiempo de
residencia en este primer reactor está en torno a 3.5 h y la conversión
alcanzada es > 90%. Los monómeros y oligómeros del primer reactor pasan al
segundo reactor de esterificación ayudados por la menor presión de trabajo en
este equipo (ap. 0.4 kg/cm2), mientras que la temperatura se mantiene alrededor
de 265ºC. En este reactor, el tiempo de residencia es ligeramente superior a 1
h y se continúa extrayendo el agua producida durante la reacción, que mezclada
con vapores de EG se envían a una columna de agua para su separación. En este
segundo reactor continúa la reacción de esterificación con la que se llega a
alcanzar conversiones por encima del 95%, respecto al PTA. En la reacción de
esterificación, se elimina agua en el proceso con PTA y metanol en el proceso
con DMT.
PREPOLIMERACIÓN
Los
monómeros y oligómeros del segundo reactor de esterificación pasan al reactor
de prepolimerización ayudados por el vacío al que se trabaja en este reactor.
En este reactor tienen lugar la reacción de policondensación, aumentando la
longitud de la cadena molecular hasta unos 20 eslabones (prepolímero), lo que
equivale a una viscosidad de 0.2-0.3, y se libera EG que se retira por el
sistema de vacío y es condensado para su recirculación. Esta reacción está
catalizada por el Sb3+. También se alimentan aquí el aditivo de fósforo y los
toners para controlar el color del producto. La temperatura del reactor se
mantiene en torno a los 285ºC, mediante un fluido calefactor que se vaporiza
por contacto con el HTM. El tiempo de residencia es ligeramente superior a 1 h.
POLIMERACIÓN
El
prepolímero entra al reactor final de polimerización (Reactor Karl- Fischer
horizontal) impulsado por una bomba de desplazamiento positivo. En él continúa
la reacción de policondensación en estado fundido hasta n ≈ 100 (IV ≈ 0.6), en
condiciones de alto vacío y una temperatura de trabajo de 280-290ºC, mediante
el empleo de un fluido térmico que se vaporiza en contacto con el fluido de
calentamiento primario. El valor final de viscosidad depende del producto que
se esté fabricando en cada momento. Como en el reactor anterior, el EG
producido es retirado por el sistema de vacío y el tiempo de residencia es en
torno a 1 h.
PELETIZACIÓN
La
finalidad de esta etapa es solidificar el polímero líquido que sale del reactor
final y cortarlo en trozos pequeños llamados pelets. El polímero líquido se
impulsa por una bomba hasta los cabezales de extrusión de la peletizadora de
donde sale en forma de hilos de polímero fundido. Este haz de hilos se enfría
con agua pulverizada que hace solidificar progresivamente al material. Cuando
el material aún no está totalmente solidificado los hilos llegan a las
cortadoras que los transforman en pelets. A continuación, los pelets se secan
con aire y pasan a una tamizadora donde los de tamaño superior al deseado se
separan, y el resto se envía a una tolva para su almacenamiento mientras en el
laboratorio se analizan sus propiedades (IV, Color, DEG, IPA, Catalizadores,
P). El resultado final de la fase fundida es un material peletizado translucido
y en estado amorfo
ETAPA
DE CRISTALIZACIÓN
La
finalidad de la etapa de precristalización es cristalizar los pelets para
evitar que se peguen durante el proceso de reacción posterior. Los pelets de
PET de la fase fundida se transfieren por transporte neumático hasta el
precristalizador donde se calientan con aire caliente a unos 170ºC, en lecho
fluidizado para evitar que se peguen entre sí. Los pelets salen por rebose y llegan
al cristalizador donde continúan siendo calentados por aire caliente que se
suministra en forma pulsante. El aire empleado para calentar a los pelets se
calienta mediante vapor de alta presión. Al final de la etapa de cristalización
los pelets han alcanzado la mayor parte del nivel de cristalización deseado, y
son enviados por transporte neumático hacia la siguiente fase
ETAPA
DE REACCIÓN
El
objetivo de la etapa de reacción es aumentar la viscosidad del polímero y
lograr una temperatura de fusión uniforme del producto. En esta fase se
mantienen los pelets en contacto con una atmósfera de N2 caliente. Los equipos
necesarios para esta fase son:
·
Precalentador:
tiene unas resistencias eléctricas que calientan el N2 circulando de abajo a
arriba, en contracorriente con los pelets.
·
Reactor:
Es un recipiente cilíndrico de gran altura donde los pelets fluyen hacia abajo,
en contracorriente con N2 caliente a unos 210ºC. El N2 retira el agua, el
etilenglicol, otros productos obtenidos durante la policondensación y
reacciones colaterales como la de acetaldehído. La reacción de policondensación
es exotérmica por lo que se genera calor en esta fase. En este equipo es donde
se consigue la mayor parte de la uniformidad en cuanto a las temperaturas de
fusión de los pelets.
·
Enfriador:
Los pelets salen por la parte inferior del reactor y son transferidos al
enfriador, donde circulan en contracorriente con N2 frío, para detener la
reacción de policondensación.
ETAPA
DE REGENERACIÓN DE NITRÓGENO
El
N2 cargado de las impurezas que ha retirado anteriormente, se regenera mediante
condensación en contacto con EG frío y por su paso a través de unos lechos de
adsorción.
ALMACENAMIENTO
DE PRODUCTO FINAL
El
producto final que sale de los enfriadores se envía a las tolvas de análisis a
la espera de su clasificación. A continuación, se transfiere a los silos de
producto final. Desde donde se carga en cisternas o en sacas, para su envío a
los clientes
SOPLADO
Para
la realización del soplado se procederá de la siguiente manera, se
transportarán las preformas desde la sala de recepción del material hasta la
sopladora PET. Una vez allí se verterán sobre la tolva de recepción de
preformas que posee la sopladora. Una vez dentro de la sopladora las preformas
se calentarán mediante lámparas infrarrojas para más tarde, dentro de un molde,
inyectarle aire a alta presión para que la preforma obtenga la forma deseada.
POSICIONADO
Mediante
esta fase el envase es colocado en la línea de empaquetado. El sistema de
recepción de envases recibe por succión las botellas PET de la sopladora y las
coloca en la cinta transportadora para su posterior control de calidad. Un
operario se encargará de supervisar el proceso.
PALETIZADO
se
utiliza un sistema de ordenación y Paletizado automático de envases. Este
sistema realiza la ordenación e introducción automática de envases en bandeja
de cartón y posteriormente realiza su Paletizado. Permite la paletización
automática, incluyendo el suministro de láminas o bandejas de cartón, para la
separación de los distintos niveles del pallet. También es posible el
suministro automático de pallet.
ALMACENAMIENTO
DEL PRODUCTO TERMINADO.
Los
pallets serán transportados por los operarios mediante maquinaria auxiliar,
como la carretilla elevadora, desde la peletizadora hasta la sala de almacenaje
de producto terminado, hasta la hora de la expedición. En él se disponen de
estanterías a tres alturas donde serán colocados los pallets ya terminados.
EXPEDICIÓN
La
expedición se efectúa mediante camiones. Se intenta que el tiempo desde el
acabado de un lote hasta su expedición sea el mínimo posible, para evitar la
posible llegada al stock.
SKETCHUP
GRUPO #12
Industria de los combustibles Fósiles
TEMA
“Línea de producción industrial para la elaboración de
neumáticos de montacargas a base de caucho, para su respectiva distribución en
las distintas partes del país que usan este medio de transporte”.
Diagrama de proceso:
Descripción de todas
las etapas del proceso:
Mezclado
En este proceso ingresa la materia prima principal, como son el caucho natural (34,14%), caucho sintético (59,1%), otros químicos (9,76%), negro de humo (90,32%) y aceite en un (9,68%), entonces, dentro de la maquina se va a producir una mezcla de estos materiales a 180°C, la cual nos va a dar como resultado una goma base para luego poder seguir al siguiente proceso.
En este proceso la goma base que
viene del mezclado en forma de masa, pasará por la banda de rodadura para hacer convertirlas en
forma de sábanas, es decir aplastarla para que en procesos siguientes sea más fácil el corte de
estas capaz, entonces pasa al siguiente proceso llamado Calendering.
Calendering:
En
este proceso se da lo que es el tejido
de las capaz, donde se tejen en torno de estas sabanas
de caucho que ingresan una
serie de hilos de materiales como el acero (47,62%), nylon (23,81%) y poliéster (28,57%), a través de este
proceso las sábanas se van uniendo y va tomando forma la materia prima que necesitaremos para elaborar nuestro neumático.
Luego viene el siguiente proceso, el cual es el corte de
estas capaz
Corte de capaz
En
este proceso se van a cortar las sábanas de caucho que vienen del proceso anterior, en capaz con las medidas exactas que tiene el
neumático para montacargas que vamos a fabricar nosotros, las cuales son 15cm de ancho y 100cm de largo. Luego
estos cortes van a pasar a dos procesos, como son la preparación del núcleo y el proceso
de construcción.
Preparación del núcleo
En este proceso básicamente se le
da la forma circular a el neumático, el mismo que tendrá un diámetro interno de
12in y un diámetro externo de 18in, donde se enrollará repetidamente una capa
sobre otra hasta obtener el diámetro requerido.
Proceso de construcción
En este proceso ingresa el
neumático que se obtuvo en la preparación del núcleo y se le añaden dos capaz
de acero en un (70,2%) para darle más firmeza, y luego, encima de estas capaz
de acero se le colocan otras capaz que provienen del proceso del corte de capaz
encima del acero y así tener casi listo nuestro neumático.
Vulcanización:
Y luego como proceso final tenemos
la vulcanización, el mismo que es colocado en la máquina para su curación a una presión de 50psi y temperatura de 170°C
en un tiempo de 15 minutos, en este
proceso ingresa azufre y agua el cual provoca esta reacción para que se dé la
vulcanización, la misma que hará que el neumático tenga más elasticidad y firmeza para que pueda soportar los distintos
terrenos por los que pasará, mediante este proceso se le dará el respectivo
diseño y forma final al neumático.
Luego el neumático se trasladará a el área de limpieza
donde se le quitará el exceso de goma que puedan tener
y así pasar al área de control
de calidad para su respectivo análisis.
Control de calidad
Luego el neumático pasará
por esta área donde se le hará su respectivo control de calidad
y se aprobará si cumple con todos los requisitos para ser usado.
Almacenamiento
 |
Los neumáticos que aprueben
el control de calidad, irán a la bodega para su almacenamiento y posterior venta.
GRUPO #13
Industria Oleaginosa
TEMA
“Proceso de obtención de aceite de sésamo (ajonjolí)”
Diagrama de proceso:
200kg
 |
Etapas de proceso
Zarandeado
(limpieza)
Se eliminan los
objetos no deseados de la materia prima, se utilizan tambores rotatorios para
eliminar los residuos de estacas, hojas, tallos, tierra y suciedad (se suelen
utilizar imanes electromagnéticos en las cintas transportadores para eliminar
partículas de hierro
 |
Tornillo sin fin
(transportado)
También llamado
transportador de tornillo, se encarga de llevar las semillas de ajonjolí hacia
el horno de cocción, por la forma de transportador las semillas se mueven de
tal manera que se puede hacer una limpieza de las impurezas que lograron
atravesar la operación de zarandeado
Antes de la
extracción; se somete a las semillas a una cocción, con el fin de coagular las
proteínas de las paredes de las células oleaginosas y hacerlas permeables al
paso del aceite
Las prensas de
aceite utilizan el principio de extracción mecánica para separar el aceite de
las semillas. Para las semillas con alto contenido de aceite, doble prensado
será el más adecuado para obtener el máximo rendimiento, Una de las condiciones
para que el prensado sea eficiente es el calentamiento, el tipo de prensas
expeller o tornillo necesita prensar en caliente, es importante señalar que
mientras más caliente este el material más fácil se hará la extracción, pero
igual de importante es controlar que esta temperatura no exceda de los
parámetros predeterminados ya que cualquier exceso ocasionará una pérdida de
calidad del producto final sea este aceite, harina o torta.
Se separa el aceite
de los lodos residuales, los cuales se aglomeran y floculan formando depósitos
sólidos en el fondo de los tanques de decantación simplificando el filtrado de
los aceites vegetales
Desgomado
En este proceso se
eliminan las gomas, los fosfolípidos y los componentes metálicos. El objetivo
del desgomado es eliminar los fosfátidos de un aceite con una mínima perdida de
aceite neutro (triglicéridos)
 |
Almacenado
Se almacena el
aceite antes del despacho.
GRUPO #14
Industria metalúrgica
TEMA:
“Línea de proceso
para la elaboración de cuñas de artillería
en presentación de caja de 100 unidades”
Diagrama de proceso
Etapas del proceso:
Preparación de arena
Este proceso inicia con el desmoldeo. En esta fase del proceso las piezas de hierro son separadas del molde de arena luego del vaciado, una vez la solidificación y enfriamientos adecuados se hayan llevado a cabo. Esta arena resultante del desmoldeo, llamada de recirculación, es sometida a un proceso de mezcla con bentonita, carbonilla, arena nueva y agua.
Con base a los estándares se calculó la cantidad de bentonita, arena sílice, carbonilla, agua y arena que se necesita para fabricar las cuñas de artillería. Finalmente, los compontes son mezclados a través del molino. (Worddocuments, 2018)
Moldeo, moledora automática
En este proceso la placa modelo y la
arena preparada entra al equipo moldeador.
Fundición
Al encender el horno se carga el
lingote, este es un cuerpo macizo que permite la generación de un cuerpo
magnético en el crisol para el rápido calentamiento del horno. Antes de iniciar
el cargue del horno se agrega grafito para dar el porcentaje de carbono que
necesita el hierro para cumplir con los requerimientos de calidad. El cargue
del horno se realiza con el 50% del material de retorno y el 50% de la lámina
compactada coldrolled (retal generado de la laminación en frio). (MARIN, 2017)
Antes de iniciar con el vaciado de la
colada, se precalientan las cucharas receptoras y la vaciadora para evitar un
choque térmico. Se debe preparar el material refractario para el revestimiento
de las cucharas, este se prepara con cuarzo, arcilla de rio y agua. Una vez el
hierro este fundido y cumpla con las características, es vaciado a los moldes.
Desmoldeo
Quiebre
Este proceso consiste en retirar las
piezas el sistema de alimentación para permitir el paso de éstas a los procesos
de acabado (granallado, esmerilado y pintura)
Granallado
Tanto los sistemas de alimentación
retirados como las piezas se llevan a la granalladora para retirarles la arena
adherida, de manera que las piezas sigan los otros procesos de acabado y la
arena adherida salga del proceso.
·
Pieza pequeña hasta 2 mm de diámetro
·
Pieza con salientes y partes puntiagudas
·
Pieza hasta 80 kg de peso unidad.
·
Pieza hasta 120 kg de peso unidad.
·
Piezas aluminio delicadas.
·
Piezas de fundición con mucha arena.
·
Piezas de fundición con mucha arena.
Esmerilado
Mediante el uso de un esmeril, las
piezas son sometidas a un proceso de pulido.
Propiedades
·
Motor monofásico de inducción
·
Base y cubierta del motor fabricadas de hierro fundido
que minimiza la vibración al trabajar
· Protectores metálicos para las ruedas abrasivas
· Soportes de trabajo ajustables
GRUPO # 15
Industria energética
TEMA
“Diseño de una termoeléctrica de 150mw/h utilizando
Diésel como combustible”
Diagrama de procesos:
No se encuentra el diagrama de
flujo en el documento del grupo # 15
Etapas del proceso
Almacenamiento
En esta etapa se
almacenan el combustible y el aceite en sus tanques respectivos, donde
constantemente se monitorea ya que deben estar a una temperatura dad para que
el HFO no se vuelva tan viscoso, entonces se procede a introducir vapor a
través de unos serpentines y se mantiene su temperatura.
Tratamiento y calentamiento
En esta etapa se
maneja con un proceso de purificación, que va a separar las partículas de agua
con las de sólidos que viene del combustible. Ya que, al momento de la
combustión en cada cilindro los inyectores del motor no se obstruyan.
La cantidad de combustible que se
utiliza para generar energía en esta termoeléctrica es de 410 a 450 galones por
hora que consume un motor. La termoeléctrica trabaja al 86% y con una
eficiencia de combustible de 16 a 18 KW por galón.
Combustión
En sí cuando se
quema el combustible esto ocasiona gases de combustión que por lo general es
Dióxido de Carbono e Hidrocarburos. Dentro de esta combustión se ingresa aire a
28 bar de presión por medio de un compresor. Para que este arranque se
necesita que la temperatura del diésel
sea de 40 a 50 ºC aunque la temperatura ideal esta entre 120 a 130 ºC.
Caldera
Luego de las etapas
anteriores, este pasa a la caldera (caldera auxiliar) que tiene una capacidad
máxima de 3200 kg/h, el vapor que genera la caldera se calientan todos los
sistemas para poder arrancar una máquina. La temperatura del vapor es de 140
ºC.
Turbina
Transforma la energía del vapor en
energía cinética del rotor. Por lo general, consta de tres cuerpos y está
basada en la tecnología convencional. Es muy habitual que la turbina de vapor y
la de gas estén acopladas a un mismo eje, de manera que accionan un mismo
generador eléctrico.
 |
Condensador
Cuando el vapor
regresa a esta etapa llega a una temperatura de 97 a 100 ºC.
Torre de refrigeración
Lo que hace es que
el agua que circula por el ventilador sea enfriada por el ventilador del mismo.
Lo que hace que esta salga a una temperatura de 70 a 80 ºC y otra vez regrese
al tanque de agua.
Bomba
Ingresa agua al motor a través de una
bomba y es enviada a un enfriador de aire y de ahí pasa por lo cilindro. Este
proceso es tanto para el Agua de baja temperatura como para el Agua de alta
temperatura. La cantidad de agua que se utiliza para el proceso de la
termoeléctrica es de 22 a 25𝑚3 por 12
horas.
Generador
Es el que convierte la energía
mecánica en energía eléctrica, por lo general esta termoeléctrica genera
alrededor de 28 MW diarios y también 7.2 MW/h por motor trabajando a un 86%.
PROYECTOS PARALELO A
Grupo #1
Industria química
Tema
PROCESO DE PRODUCCIÓN DE AMONIACO PARA SU
DISTRIBUCIÓN EN TANQUES PRESURIZADOS DE GLP DE 15KG
Descripción
del proceso
En un generador se
hace pasar aire sobre coque al rojo en capa alta (600 ºC), con lo que el
oxígeno del aire se consume con producción de CO:
4N2 + O2 + 2C 2CO
+ 4N2
Cuando el coque
esta al rojo blanco (900 ºC) se corta la entrada del aire y se hace pasar vapor
de agua que en el coque al rojo reacciona para dar monóxido de carbono e
hidrogeno:
H2O + C → CO + H2
Mientras la
formación de gas del generador es una reacción exotérmica (con liberación de
gran cantidad de calor), la reacción del gas de agua absorbe gran cantidad de
calor. Por esto es preciso interrumpir a los pocos minutos la inyección de
vapor de agua y conectar de nuevo la entrada de aire para que se eleve la
temperatura.
Se continua así,
alternando el calentamiento del coque a alta temperatura por combustión con
aire, con la inyección de vapor de agua que forma gas de agua a costa de
reducir fuertemente la temperatura del coque incandescente “marcha en negro”.
Ambos gases se producen y elaboran por separado. Se lavan separadamente en los
lavadores y se almacenan en los gasómetros antes de pasar a las etapas
siguientes del proceso.
·
Etapa de conversión.
El monóxido de
carbono reacciona a 500 ºC con vapor de agua en un contacto de óxido de hierro
que contiene algo de óxido de cromo, en los dos hornos de contacto, formándose
dióxido de carbono e hidrogeno:
CO + H2O → CO2 +
H2
Por medio de este
proceso se elimina de la mezcla gaseosa la mayor parte del monóxido de carbono,
pero su valor energético se mantiene por la formación de la cantidad
equivalente de hidrogeno.
Este proceso se
denomina conversión y por se duplica la cantidad de hidrogeno, respecto de la
del gas de agua. Sin embargo, es preciso eliminar previamente en el separador
de azufre las combinaciones sulfuradas procedentes del carbón, pues de lo
contrario envenenarían al catalizador. Con el calor liberado en la conversión y
en los cambiadores de calor se precalienta la mezcla gaseosa.
Para eliminar los
compuestos de azufre se utilizan disoluciones alcalinas. Una disolución de
ácidos orgánicos con hidróxido de potasio o de sodio, absorbe el SH2 en frio:
R − COOK + H2S → R − COOH + KHS
Esto tiene lugar
en una torre de absorción por cuya parte inferior entra el gas bruto, saliendo
por la parte superior el gas purificado. La disolución que contiene acido libre
y sulfuro, acido de potasio se extrae por debajo y se lleva a un calentador
donde se desprende SH2, regenerándose la disolución:
R − COOH + SHK → R − COOK + SH2
después de esta
“purificación grosera” el gas contiene todavía pequeñas cantidades de
compuestos de azufre (especialmente compuestos orgánicos) que se eliminan en la
“purificación fina” en una columna de relleno de carbón.
·
Etapa de absorción de CO2 y
CO.
El gas que sale de
los hornos de contacto de hidrogeno se llama ahora gas de contacto y consta de
10 % de N2, 52 % de H2, 3 % de CO y 35 % de CO2. Se almacena en un depósito.
Con el compresor se le comprime a 25 atm y se le lava con agua en la torre de
absorción de CO2 para eliminar este gas.
El dióxido de
carbono tiene la propiedad de que su solubilidad en agua aumenta mucho al
crecer la presión, cosa que no sucede con los otros gases, de modo que es
posible separarlo así de los otros que salen por arriba de la torre de
absorción, mientras que el CO2 disuelto en agua se evacua por abajo.
Después de este
lavado a presión, el gas tiene la composición siguiente: 15 % de N ´ 2, 78 % de
H2, 4 % de CO y 3 % de CO2. La eliminación de los restos de CO tiene lugar en
un absorbedor con una disolución de cloruro de cobre (I) o también con una
disolución amoniacal de formiato de cobre (I).
Como la reacción
requiere elevada presión, se lleva el gas a la presión de 200 atm necesaria
para la síntesis por medio del compresor. La lejía de cobre saturada de CO se
descomprime, con lo que el CO se desprende y sale al aire. Después de comprimir
de nuevo a 200 atm se recicla la disolución de cobre. El gas que sale a 200 atm
del absorbedor de CO se lava en otra torre de absorción con lejía de sosa para
eliminar las ultimas trazas de CO2
·
Formación del amoniaco.
La mezcla gaseosa
contiene ahora solamente nitrógeno e hidrogeno y por medio del compresor se le
añade nitrógeno puro a 200 atm para regular su composición a la relación
volumétrica H2: N2 = 3: 1.
El gas de síntesis
así preparado se conduce al horno de contacto que contiene el catalizador. Este
consta de un fundido solidificado de hierro elemental, principalmente, con
pequeñas cantidades de: Al2O3, K2O y CaO.
Un
horno de síntesis para la producción de amoniaco está dispuesto de manera que
al comenzar a operar se le pueda calentar y durante la marcha normal se pueda
eliminar por refrigeración el calor que se desprende. El exceso de calor es
perjudicial y es absorbido por el gas frío que entra en el horno, con lo que a
la vez se enfría el gas que sale del convertidor, se precalienta el gas nuevo que
entra. En el paso por el convertidor se forma de 8 a 12 % de amoniaco, referido
al gas de síntesis. El gas de reacción se enfría primero con agua y después más
a fondo hasta conseguir que el amoniaco que contiene, después de descomprimir
al pasar por la válvula de expansión se recoja líquido en el tanque. La mezcla
de N2 y H2 que no ha reaccionado se recoge del refrigerante mediante una bomba
de circulación y se recicla.
Diagrama de
flujo de proceso
En el diagrama de
bloques que se muestra en la figura 2 se puede observar con un poco más de
detalle, pero aun de manera simplificada las distintas operaciones que son
necesarias para la producción del amoniaco.
Esquema 3D
Grupo #2
Industria de lacteos
Tema
Línea de producción de leche en
polvo Para fundas de 1000 gramos
Descripción
del proceso
Diagrama de flujo del proceso productivo
Descripción de todas las etapas del proceso
Almacenamiento
Se recepta y almacena en tanques la leche proveniente
de las diferentes fuentes de abastecimiento para su posterior proceso
Filtrados
Separación de los residuos sólidos que puedan existir
en la leche para evitar riesgos de contaminación de la materia prima.
Desnatado
Es la extracción de un porcentaje de grasa que es
propia de la leche, para colocar los niveles dentro de los parámetros
requeridos.
Estabilizado
Se le añade un porcentaje de grasa necesario para la
estabilización de la leche conforme a los estándares requeridos para la leche
entera que es el 3,5% como mínimo para ser considerada leche entera.
Pasteurización
Se somete la materia prima en este caso leche de 120 a
135°C durante 1 a dos minutos para eliminar microorganismos, se pierde un 12%
en los niveles de agua de la leche.
Intercambiador
de calor “Enfriamiento”
Posterior al proceso de pasterización se produce un
choque térmico para eliminar las bacterias que se encuentren aun presentes en
la leche y garantizar su inocuidad.
Evaporador
Se trabaja en condiciones de vacío y a bajas
temperaturas 45 y 75°C y se elimina un 38% de agua.
Secador Spray
“Aire caliente”
En esta parte de proceso se busca eliminar la mayor
parte de la humedad posible 45% para que la leche pueda quedar en su textura
granulada.
Ciclón
Para maximizar la recuperación de proteínas derivadas
de la leche, en un secadero por vaporización.
Empaquetado
Se ubica la leche en polvo para su distribución en
paquetes de 1000 gr.
Esquema 3D
GRUPO #3
Industria
Termoeléctrica.
TEMA:
“Línea de proceso industrial para la generación de KW de electricidad
mediante una turbina accionada por vapor. (Termoeléctrica convencional)”
GRUPO #3
Industria
Termoeléctrica.
TEMA:
“Línea de proceso industrial para la generación de KW de electricidad
mediante una turbina accionada por vapor. (Termoeléctrica convencional)”
Diagrama del proceso:
Etapas del proceso:
Recepción
Cuando se recepta el combustible y
aceite, se analiza los parámetros que debe cumplir para que de tal manera pase
a la siguiente etapa, caso contrario este es rechazado y devuelto a su origen
Almacenamiento
En esta etapa se almacenan el combustible y el
aceite en sus tanques respectivos, donde constantemente se monitorea ya que
deben estar a una temperatura dad para que el HFO no se vuelva tan viscoso,
entonces se procede a introducir vapor a través de unos serpentines y se
mantiene su temperatura.
Tratamiento y calentamiento
En esta etapa se maneja con un proceso
de purificación, que va a separar las partículas de agua con las de sólidos que
viene del combustible. Ya que, al momento de la combustión en cada cilindro los
inyectores del motor no se obstruyan.
La cantidad de combustible que se
utiliza para generar energía en esta termoeléctrica es de 410 a 450 galones por
hora que consume un motor. La termoeléctrica trabaja al 86% y con una
eficiencia de combustible de 16 a 18 KW por galón.
Caldera
Luego de las etapas anteriores, este pasa a la
caldera (caldera auxiliar), el vapor que genera la caldera se calientan todos
los sistemas para poder arrancar una máquina. La temperatura del vapor es de
140 ºC. En sí cuando se quema el combustible esto ocasiona gases de combustión
que por lo general es Dióxido de Carbono e Hidrocarburos. Dentro de esta
combustión se ingresa aire a 28 bar de presión por medio de un compresor. Para
que este arranque se necesita que la temperatura del diésel sea de 40 a 50 ºC y
la temperatura del HFO se de 100 ºC, aunque la temperatura ideal esta entre 120
a 130 ºC.
 |
Turbina
Transforma la energía del vapor en
energía cinética del rotor. Por lo general, consta de tres cuerpos y está
basada en la tecnología convencional. Es muy habitual que la turbina de vapor y
la de gas estén acopladas a un mismo eje, de manera que accionan un mismo generador
eléctrico.
Condensador
Cuando el vapor regresa a esta etapa
llega a una temperatura de 97 a 100 ºC.
 |
Radiador
Lo que hace es que el agua que circula por el
ventilador sea enfriada por el ventilador del mismo. Lo que hace que esta salga
a una temperatura de 70 a 80 ºC y otra vez regrese al tanque de agua.
Bomba
Ingresa agua al
motor a través de una bomba y es enviada a un enfriador de aire y de ahí pasa
por lo cilindro. Este proceso es tanto para el Agua de baja temperatura como para
el Agua de alta temperatura. La cantidad de agua que se utiliza para el proceso
de la termoeléctrica es de 22 a 25𝑚3 por 12
horas.
 |
Generador
Es el que convierte la energía mecánica en
energía eléctrica, por lo general esta termoeléctrica genera alrededor de 28 MW
diarios y también 7.2 MW/h por motor trabajando a un 86%.
GRUPO #4
Industria
Farmacéutica.
TEMA:
“Línea de proceso de Empresa farmacéutica productora de paracetamol de 100 comprimidos de 1 gramo por frasco”
Diagrama de proceso:
Mezclador
Se inicia con la recepción de la
materia prima que haya pasado el control de calidad por el muestreo de
aceptación, una vez hecho el análisis de control ingresará una corriente de
nitrobenceno concentrada al 92%, se debe garantizar la pureza de la corriente
de nitrobenceno para alcanzar un producto de alta calidad y reacciones
eficientes, se realiza un mezclado del flujo másico de 125kg/h previo al
ingreso al reactor.
Reactor I
Se da la primera reacción química de
la producción, esta unidad usa un reactor de doble camisa para transferir
energía calorífica así como también cuenta con aletas mezcladoras para realizar
una mejor reacción de forma homogénea y rápida al haber mayor velocidad del
fluido con una mayor tasa de transferencia de calor; ingresan y convergen la
corriente de nitrobenceno al 92% de 125kg/h con la entrada del flujo de
hidrógeno molecular de 3.17kg/h, para realizar el proceso de hidrogenación en
donde la relación teórica dice que por cada mol de Nitrobenceno reaccionan dos
moles de hidrógeno produciendo aminofenol y agua. Según las proporciones y
flujos asignados se determina al hidrógeno molecular como el reactivo limitante
y también se establece de la capacidad del reactor es de 95%. La reacción da
como resultado una pequeña cantidad de nitrobenceno en exceso no reacciona
18.87%, con el hidrógeno molecular que no reaccionó al ser un reactor con un
factor de efectividad de reacción del 95%.
Reacción
con balance estequiométrico
𝑁𝑖𝑡𝑟𝑜𝑏𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑜 + 𝐻𝑖𝑑𝑟ó𝑔𝑒𝑛𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 → 𝐴𝑚𝑖𝑛𝑜𝑓𝑒𝑛𝑜𝑙 + Agua
∆
𝐶6𝐻5𝑁𝑂2 + 2𝐻2 → 𝐻2𝑁𝐶6𝐻4𝑂𝐻 + 𝐻2𝑂
∆
1/2𝐴 + 1 𝐵 → 1/2 𝐶 + 1/2𝐷
∆
UNIDAD 1 Y 2
Separador centrífugo I
En esta unidad de operaciones se
trabaja con un separador centrífugo que aprovecha las densidades de los fluidos
para separarlas haciendo uso de la fuerza centrífuga aplicada mediante energía
eléctrica transformada en mecánica por medio de un rotor y motorreductor; el
objetivo de esta operación física es separar en dos corrientes, por un lado la
corriente de nitrobenceno con hidrógeno molecular (reactivos sin reaccionar) y
por otro lado la corriente de aminofenol con agua que viene a ser la corriente
de interés que continúa la línea de proceso ingresando al segundo reactor.
UNIDAD 3 Y 13
Reactor II
Ingresa una solución de aminofenol con
agua al segundo reactor, el flujo másico de aminofenol de 81.46kg/h va a
reaccionar con un flujo de anhídrido acético de 76.4kg/h, la relación teórica
dice que por cada mol de aminofenol reacciona 1 mol de anhídrido acético
produciendo paracetamol y ácido acético. Según las proporciones y flujos
asignados se determina al aminofenol como el reactivo limitante y también se
establece de la capacidad del reactor es de 99%. Para obtener mejores réditos
como catalizador se agrega un flujo de platino de 9.2kg/h acelerando la
reacción.
Reacción
con balance estequiométrico
𝐴𝑚𝑖𝑛𝑜𝑓𝑒𝑛𝑜𝑙 + 𝐴𝑛ℎí𝑑𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜 → 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑚𝑜𝑙 + A.
Acético
∆
𝐻2𝑁𝐶6𝐻4𝑂𝐻 + (𝐶𝐻3𝐶𝑂)2𝑂 → 𝐶8𝐻9𝑁𝑂2 + 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝐻𝑂
∆
1𝐴 + 1𝐵 → 1𝐶 + 1𝐷
∆
UNIDAD 4
Separador centrífugo I
Usando el mismo principio de diferencias
de densidades y aplicación de fuerza centrífuga se logra separar una corriente
combinada de ácido acético, platino con una pequeña cantidad de aminofenol más
anhídrido acético sin reaccionar, por otro lado, la corriente de paracetamol
con agua siendo la corriente de interés continúa la línea de proceso ingresando
al segundo cristalizador.
UNIDAD 5
Granulación húmeda
En este proceso se humecta el soluto
para mejorar la consistencia. Ingresa el paracetamol al 98% y se ponen en
contacto directo con un flujo de agua de 3kg/h de agua, en el proceso de
granulación el paracetamol gana humedad por lo cual su concentración disminuye
al 80.3% en el proceso de crear gránulos de paracetamol.
UNIDAD 6
Secado
Se realiza el proceso de secado de los
gránulos de paracetamol para llevarlos a lo más cercano de la pureza del
medicamento o concentración deseada con la ayuda de un secador rotatorio,
obteniendo a la postre un paracetamol al 99.5% concentrado.
 |
UNIDAD 7
Tamizado
En esta unidad se realiza una segmentación
de la corriente que ingresa, los gránulos se separan por el tamaño, en la
estadística se tiene que en promedio el 30% de los gránulos requieren de pasar
por el molino antes del ingresar al proceso de comprimido y el 70% restante
pasa directamente derivando como una corriente de partículas pequeñas que
ingresa a comprimido sin ingresar a molino.
Molino
Ingresan los gránulos caracterizados
como partículas grandes, luego de reducir su tamaño los gránulos están aptos
para ingresar al proceso de molino.
 |
UNIDAD 8 Y 9
Comprimido
Ingresan a la unidad la corriente de
gránulos pequeños provenientes de molino y los derivados de tamizado. El
paracetamol ya se encuentra caracterizado para ingresar a la comprimidora, los
finos gránulos en polvo son dosificados dentro de una matriz con una serie de
punzones que trabajan presionándolo fuertemente, formando pequeñas piezas
compactas de 1gramo de paracetamol a una tasa de 111783.85 de unidades por
hora.
UNIDAD 10
Envasado
Los comprimidos son llenados en frascos
con capacidad de 100 unidades, alcanzando una tasa de producción de 1117.84
frascos de paracetamol producidos por hora.
Almacenamiento
Este proceso debe ser llevado de
acuerdo con las buenas prácticas de almacenamiento (BPA), donde los frascos son
organizados y almacenados en cartones con una capacidad de 100 frascos por
cartón y se procesan 11.18 cartones cada hora, en un lugar donde se garantice
el mantenimiento de la calidad y el resguardo de la seguridad, hasta su
distribución o utilización.
UNIDAD 11 Y 12
GRUPO #5:
INDUSTRIA QUIMICA
TEMA
LINEA DE PROCESO INDUSTRIAL PARA LA OBTENCIÓN DE GAS AMONIACO MEDIANTE REFORMADO CONVENCIONAL CON VAPOR, PRESENTACIÓN BOMBONA DE ACERO DE 10 KG
DESCRIPCION
DEL PROCESO
A
continuación, se explica el proceso de obtención de amoníaco teniendo como
referencia el diagrama de flujo de bloques del método de reformado convencional
con vapor. Este método es el más empleado a nivel mundial para la producción de
amoniaco. Se parte del gas natural constituido por una mezcla de hidrocarburos
siendo el 90% metano (CH4) para obtener el H2 necesario para la síntesis de
NH3.
Desulfuración
El
catalizador utilizado en el proceso de reformado con vapor es muy sensible a
los compuestos de azufre que, por lo tanto, se deben reducir hasta alcanzar una
concentración menor a 0,15 mg de S/Nm3 en el gas de alimentación. Para ello, el
gas de alimentación se precalienta entre 350 ºC y 400 ºC. A continuación, los
compuestos de azufre se hidrogenan a H2 S, normalmente aplicando un catalizador
de cobalto-molibdeno y finalmente se adsorben en óxido de zinc granulado.
CH4S + H2 → CH4 + H2S
Desulfuración I
H2S + ZnO → ZnS +
H2O Desulfuración I
Reformado
Una
vez adecuado el gas natural se le somete a un reformado catalítico con vapor de
agua (craqueo- rupturas de las moléculas de CH4). El gas natural se mezcla con
vapor en la proporción (1: 3,3)- (gas: vapor) y se conduce al proceso de
reformado, el cual se lleva a cabo en dos etapas
Reformador
primario
El
gas junto con el vapor se hace pasar por el interior de los tubos del equipo
donde tiene lugar las reacciones siguientes reacciones fuertemente
endotérmicas.
CH4 + H2O = CO + 3H2 ΔH = 206 kj/mol
CH4 + 2H2O = CO2 + 4H2 ΔH = 166 kj/mol
Estas
reacciones se llevan a cabo a 800ºC y están catalizadas por óxido de níquel
(NiO), así se favorece la formación de H2
Reformador
secundario
El
gas de salida del reformador anterior se mezcla con una corriente de aire en
este 2º equipo, de esta manera aportamos el N2 necesario para el gas de
síntesis estequiométrico N2 + 3H2. Además, tiene lugar la combustión del metano
alcanzándose temperaturas superiores a 1000ºC.
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O ΔH<< 0
Etapa
de conversión
Tras
enfriar la mezcla se conduce a un convertidor donde el CO se transforma en CO2
por reacción con vapor de agua
CO + H2O ↔ CO2 + H2 ΔH = -41 kj/mol
Esta
reacción requiere de un catalizador que no se desactive con el CO. La reacción
se lleva a cabo en dos pasos
·
A aprox. 400ºC con
Fe3O4.Cr2O3 como catalizador → 75% de la conversión.
·
A aprox. 225ºC con un
catalizador más activo y más resistente al envenenamiento:
Absorción
del CO2.
Seguidamente
el CO2 se elimina en una torre con varios lechos mediante absorción con K2CO3 a
contracorriente, formándose KHCO3 según.
K2CO3
+ CO2 + H2O = 2KHCO3
Este
se hace pasar por dos torres a baja presión para desorber el CO2, el
bicarbonato pasa a carbón liberando CO2. (subproducto- para fabricación de
bebidas refrescantes)
Metanización
Las
trazas de CO (0,2%) y CO2 (0,09%), que son peligrosas para el catalizador del
reactor de síntesis, se convierten en CH4:
CO + 3H2 = CH4 + H2O
CO2 + H2 = CH4 + 2H2O
Proceso
sobre lecho catalítico de Ni (300ºC)
Comprensión
En
las instalaciones modernas de producción de amoníaco se utilizan compresores
centrífugos para presurizar el gas de síntesis hasta conseguir el nivel
necesario (100 – 250 bar, 350 – 550 °C) para la síntesis del amoníaco. En
algunos casos, se emplean tamices moleculares después de la etapa de compresión
inicial para eliminar las últimas trazas de H2 O, CO y CO2 del gas de síntesis
Síntesis
de amoníaco
Esta
etapa tiene lugar la producción del amoníaco, sobre un lecho catalítico de Fe.
N2
(g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g)
En
un solo paso por el reactor la reacción es muy incompleta con un rendimiento
del 14- 15%.
Por
tanto, el gas de síntesis que no ha reaccionado se recircula al reactor pasando
antes por dos operaciones.
·
Extracción del amoníaco
mediante una condensación.
·
Eliminación de inertes
mediante una purga, la acumulación de inertes es mala para el proceso. El gas
de purga se conduce a la unidad de recuperación.
Ar
para comercializarse
CH4
se utiliza como fuente de energía
N2
y H2 se introducen de nuevo en el bucle de síntesis
SKETCHUP
GRUPO #6
INDUSTRIA DE CONSERVA
TEMA
“LÍNEA
DE PRODUCCIÓN INDUSTRIAL PARA LA
ELABORACIÓN
DE ENSALADA DE FRUTAS EN ALMIBAR”
DIAGRAMA DE FLUJO
Descripción
de las etapas del proceso productivo
Para
el proceso de elaboración del almíbar se realizan las siguientes operaciones:
Recepción
de materias primas
Es
la primera etapa del proceso, en la cual se reciben todas las frutas, que en nuestro
caso son papaya, melocotón, pera, mango, piña y melón. Para la elaboración del
almíbar las materias primas que se emplearan son; azúcar de caña, agua y ácido
cítrico para invertir la sacarosa en medio acuoso. El azúcar y el ácido cítrico
se reciben a granel en bultos de 50 kilogramos, cada uno de estos ingredientes
se almacenan en la bodega para materias primas alejadas de la humedad. Los
análisis químicos que se realizan son determinación PH, acidez titulada, grados
brix para determinar sólidos solubles y organolépticos. Para desarrollar este
proyecto sea han seleccionado una serie de materias primas, entre las cuales
podemos destacar las frutas que son la base del proyecto y se realizara una
producción de 10.000 gr de fruta, pero también involucra otras materias primas,
como la sacarosa, el ácido cítrico, conservantes, estabilizantes y el agua
Pesaje.
Al
llegar las frutas a la planta, se pesa a granel en kilos cada variedad de
fruta. Control calidad de materias primas: Terminado el pesaje, se realiza un
análisis físico para determinar el estado de las frutas según la variedad. Se
observa grado de madurez lo que significa que la fruta debe llegar a la planta
con un grado óptimo de maduración, preferiblemente en estado pintón, no se
acepta fruta en estado biche, sobre madura ni maltratada, picada por plagas o
atacada por enfermedades.
Al
momento de iniciar el proceso, se pesa cada ingrediente según la formulación,
para el almíbar se mide el 66,60% de agua, 33,30% de azúcar y 0,1% de ácido
cítrico se alistan por baches, es decir que cada bache listo corresponde para
una sola producción y se adicionara 1400gr de agua, 700gr de azúcar y 2.1gr de
ácido cítrico.
Mezcla
En
esta operación se toma el bache que corresponde para la producción, se mide la
cantidad de agua y se adiciona, el azúcar y ácido cítrico correspondientes.
Posteriormente se coloca agitación para que se mezclen los ingredientes.
Concentración
La
mezcla, se concentrar a una temperatura de 90ºC durante 30 minutos, hasta
obtener el almíbar concentrado a 15 grados brix en la escala del refractómetro.
El pH debe estar en un rango de 3.5 a 4.0 con una acidez titulada de 0.90 –1.10
% ácido cítrico, durante el proceso se evapora 7.29% del agua utilizada en la
mezcla. Terminado el proceso el almíbar se adiciona a la ensalada de frutas.
Selección
y Clasificación
Se
seleccionan frutas sanas y en un estado óptimo de maduración, libres de frutas
maltratadas, magulladas, atacadas por plagas o enfermedades. Posteriormente se
clasifican las siguientes frutas por tamaño, el mango y el melocotón. Son
frutas de las que se requieren un gran tamaño, ya que tiene un hueso bastante
grande y su rendimiento es mínimo en el momento del troceado, además se
dificulta la uniformidad de los trozos. En el caso de la papaya, la piña, la
pera y el melón no requieren tal clasificación ya que son frutas con bastante
carnosidad, durante este proceso el 2% de la materia prima de fruta es
rechazada
Lavado
y desinfección
Las
frutas seleccionadas y clasificadas se lavan con abundante agua para eliminar
mugre, impurezas, residuos de insecticidas y fungicidas. Seguidamente se
prepara una solución de cloro en una concentración de 200 ppm, y se sumergen
las frutas en esta solución durante 15 minutos, para permitir que el desinfectante
actúe, eliminado los microorganismos presentes en la epidermis de las frutas.
Posteriormente se sacan de la solución y se enjuagan con abundante agua para
retirar los residuos de la solución desinfectante, durante este proceso la
fruta está representada en un 99,40% de fruta y un 0.60% de impurezas.
Pelado
y descorazonado
Terminado
la operación de lavado y desinfección, la fruta es llevada al área de pelado
para quitar las cáscaras y se corta la fruta en mitades para retirar las
semillas como el corazón o hueso en el caso de piña. Esta operación se
encuentra compuesta en 35% hueso y 65% de pulpa. El pelado químico se efectúa
sumergiendo la fruta en una solución de Hidróxido de Sodio al 1%. En esta etapa
los 9800 gr de mango se someterán al pelado con el fin de remover la cáscara de
las frutas que representa el 8% de residuos de cáscara.
Escaldado
Esta
operación consiste en colocar las frutas cortadas en mitades en agua caliente a
90ºC durante 20 segundos mínimo y máximo 45 segundos, posteriormente se
sumergen en agua fría a 10ºC para provocar el choque térmico. Esta operación se
realiza para inactivar enzimas, que puedan afectar el producto terminado. Las
temperaturas de escaldado y tiempo de duración para cada fruta son:
Troceado
Se
toman las mitades de cada fruta y se cortan en pequeños cubos uniformes, y
aplica para cada una de las seis frutas que vamos a utilizar en la ensalada de
frutas, en esta operación se elimina los huesos de la fruta y solo quedara la
pulpa de las frutas
Envasado
Obtenidos
los trozos de fruta uniformes, se procede a envasarlos en un frasco de boca
ancha, dejando un pequeño espacio entre el producto empacado y la boca de
frasco. Seguidamente adicionamos el edulcorante (jarabe de azúcar). Este
líquido de cubrir completamente la fruta.
Vacío
Se colocan los frascos semi-tapados en agua caliente 85ºC durante 15 minutos, con el propósito de sacarles el aire y que el producto sea empacado al vacío. El agua debe estar un poco más arriba de la mitad de los frascos.
Esterilización
Realizado
el vacío, los frascos son cerrados herméticamente y se cubren con agua, y se
colocan a una temperatura de 85ºC por 45 minutos temperatura y tiempo de
esterilización.
Enfriado
Terminada
la operación de esterilización, se colocan a enfriar los frascos sobre una base
acrílica, con la boca hacia abajo.
Rotulado
Una
vez fríos los frascos se les colocan las etiquetas que específica, numero de
lote, fecha de producción, fecha de vencimiento, información nutricional,
ingredientes, nombre del producto e información de la empresa. En esta etapa
del proceso se toman muestra del producto terminado y rotulado para control de
calidad, 6 muestras por lote de producción.
Almacenamiento
El
almacenamiento se realiza en la bodega de producto terminado, allí el producto
recién empacado es puesto en cuarentena, durante 10 días, que corresponde al
tiempo de incubación para determinar si en el producto hay crecimiento de
microorganismos, que dañe el producto y que afecten la salud de los consumidores.
Terminada la cuarentena, la producción identificada por un número de lote es
liberada, quedando disponible para ser distribuida a los diferentes puntos de
venta y supermercados. En esta etapa es fundamental tener un buen manejo de
bodega, y tiene que ver con la “rotación de producto” es decir despachar los
lotes más antiguos, con fechas anteriores y reservar lotes nuevos con fechas
recientes
Distribución
La
distribución se efectuará en camionetas acondicionas para distribución de
alimentos.
GRUPO #7
INDUSTRIA DE LACTEOS
PRODUCCIÓN
DE YOGURT “TRUE” CON PEDAZOS DE FRUTA
(PITAHAYA)
EN ENVASES DE 1 LITRO.
DIAGRAMA DEL PROCESO
DESCRIPCIÓN
DE ETAPAS DEL PROCESO
Recepción
de leche y filtración:
Una
vez llegado el camión a las instalaciones de la empresa mantiene una
temperatura de 4 C, donde se descarga del camio cisterna utilizando bombas
centrifugas adecuadas para su funcionamiento. La leche es conducida a la etapa
de filtración donde aquí se separan impurezas que puede tener la leche al
llegar a la planta industrial, esto se lleva cabo gracias al uso de estas
bombas, las tuberías, medidores de flujos, sistemas de tuberías y válvulas
entre otras. Operaciones automatizadas con sistemas computarizados que logran
detectar la cantidad exacta de materia prima
Termizado:
En
este proceso lo que vamos a tener es la leche a una temperatura 62 C para
calentar y eliminar cualquier microorganismo que se encuentre presente en la
leche, fuera del proceso de filtración que se hace a la recepción de la materia
prima, en un tiempo de 15 a 20 segundos
División
de flujo:
De
aquí la empresa deriva sus producciones y las cantidades de leche que se debe
usar para el proceso de yogurt que del 100% de la leche usaremos el 30 % para
poder elaborar el yogurt.
Estandarización:
El
contenido de grasa en la leche presenta a veces considerables oscilaciones. La
estandarización de la leche se realiza mediante la mezcla de leche entera y
descremada, de contenidos grasos conocidos, en las proporciones necesarias para
obtener una leche con el porcentaje graso deseado. Generalmente se acostumbra
calcular un contenido de grasa ligeramente superior que el deseado para
compensar desviaciones Esta operación se realiza dentro de los tanques de
almacenamiento, para ajustar el contenido de materia grasa a los % exigidos por
la legislación, según el producto que se desee obtener.
Homogenización:
Se
realiza este proceso con el afán de impedir la formación de la capa de crema,
para mejorar el sabor y la consistencia del producto y evitar que se estropee
su grasa. En este proceso se obtiene estabilidad además de “cuerpo”, a través
de un proceso de presión de 100kg/cm2 y temperatura de 40 °C, para evitar que
la grasa se separe. Básicamente la homogenización rompe los glóbulos de grasa
para que sea más estable.
Pasteurización
1:
La
pasteurización es el tratamiento térmico para disminuir los microorganismos de
la leche, ya que la temperatura ocasiona transformaciones no deseables. En
general podemos decir que la pasteurización comprende una exposición suficiente
en tiempo y temperatura para frenar el crecimiento de microorganismos. Esto se
logra debido al uso de una marmita a 85°C, durante 15-30 minutos
Mezclado
1:
Como
complemento del proceso de pasteurización, se logra mediante el uso de una
mezcladora industrial, y con este subproceso pasamos a una segunda
pasteurización del yogurt.
Pasteurización
2:
Se
realiza una segunda pasteurización para así evitar cualquier microbacteria
presente en el yogurt, pero esta vez a una temperatura de 90 C por un tiempo de
15 seg.
Enfriamiento
En
el firme se hace luego de envasado) El enfriamiento se ha de realizar con la
mayor brusquedad posible para evitar que el yogur siga acidificándose en más de
0,3 pH. Se ha de alcanzar, como mucho en 1,5-2,0 horas, una temperatura de
45°C. Este requisito es fácil de cumplir cuando se elabora yogur batido o yogur
para beber, por poderse realizar, en estos casos, la refrigeración empleando
cambiadores de placas.
Incubación:
Se
hace en un baño maría a una temperatura de 42 °C, por un tiempo de 4 a 5 horas,
o cuando la acidez haya alcanzado 0.70%. En este tiempo la leche se coagula
como un flan, evitando el desprendimiento de suero.
Maduración:
Se
deja en reposo a una temperatura controlada de 42°C durante 24h, la cual debe
ser similar a la óptima para el crecimiento de los cultivos
Mezclado:
Como complemento del proceso de incubación, se logra mediante el uso de una
mezcladora industrial, y con este subproceso se concluye el enfriamiento del
yogurt. Al terminar la incubación, aquí se le agrega 10 a 15% de fruta
(PITAHAYA) en proporción 50:50 fruta: azúcar. También se le puede agregar color
y sabor artificial.
Envasado:
Se
vierte en frascos de plástico de 1 L, luego debe ser refrigerado por un tiempo
que no exceda los 7 días. Los envases deben ser esterilizados previamente en
agua caliente por un tiempo
Almacenamiento
Se
realiza en correspondiente almacenamiento, siempre se debe tener bajo
refrigeración, pues los cambios sucesivos de temperatura atentan contra la
conservación del producto tanto desde el punto de vista microbiológico como
físico
SKETCHUP
La
Transformada de Laplace
Introducción.
La
transformada de Laplace ha sido en los últimos años de gran importancia en los
estudios de ingeniería, matemática, física, entre otras áreas científica, ya
que además de ser de gran interés en lo teórico, proporciona una forma sencilla
de resolver problemas que vienen de las ciencias e ingenierías.
Aplicación:
En
la aplicación de la transformada, de Laplace al diseño de sistemas de control,
las funciones del tiempo son las variables del sistema, inclusive la variable
manipulada y la controlada, las señales del transmisor, las perturbaciones, las
posiciones de la válvula de control, el flujo a través de las válvulas de
control y cualquier otra variable o señal intermedia. Por lo tanto, es muy
importante darse cuenta que la transformada de Laplace se aplica a las
variables y señales, y no a los procesos o instrumentos.
Función compleja.
Características
fundamentales
· Es
un método operacional que puede usarse para resolver ecuaciones diferenciales
lineales.
- Las
funciones senoidales, senoidales amortiguadas y exponenciales se pueden
convertir en funciones algebraicas lineales en la variable S.
- Sirve
para reemplazar operaciones como derivación e integración, por operaciones
algebraicas en el plano complejo de la variable S.
· Permite
usar técnicas gráficas para predecir el funcionamiento de un sistema sin
necesidad de resolver el sistema de ecuaciones diferenciales correspondiente.
Se
dice que una función es continua por partes para t ≥ 0, cuando para cualquier
intervalo [a, b] con a > 0, hay un número finito de puntos tk, en donde f tiene
discontinuidades y es continua en cada subintervalo.
Por
otro lado, se dice que una función es de orden exponencial c si existen
constantes reales M > 0, c y T > 0 tal que: Como ejemplos tenemos que
f(t) = t2 es de orden exponencial, ya que |t2| < e3t para todo t > 0.
PROPIEDADES
DE LA TRANSFORMADA DE LAPLACE
· Linealidad
·
Derivación.
·
Integración.
·
Escalación.
·
Dualidad.
·
Desplazamiento de la
Frecuencia.
·
Desplazamiento temporal.
TEOREMAS
DE LA TRANSFORMADA DE LAPLACE
Primer
teorema de traslación.
Segundo
teorema de translación
Teoremas
del valor inicial
Teorema
del valor final
Aplicación
en la industria
Transformada
de Laplace es conocida como una representación entrada-salida y viene dada por
la siguiente figura:
En
el estudio de los procesos es necesario considerar modelos dinámicos, es decir,
modelos de comportamiento variable respecto al tiempo. Esto trae como
consecuencia el uso de ecuaciones diferenciales respecto al tiempo para
representar matemáticamente el comportamiento de un proceso.
Aplicación
de la Norma ANSI/ISA–S5.1– 1984 (R1992)
En
instrumentación y control, se emplea un sistema especial de símbolos con el
objeto de transmitir de una forma más fácil y específica la información.
Esto
es indispensable en el diseño, selección, operación y mantenimiento de los
sistemas de control.
Numeración
de lazos
La
identificación de un lazo implica asignarle a este un único número, de ésta
manera se puede completar la identificación de un instrumento al agregarle el
número del lazo al que pertenece. La identificación del instrumento se llama
TAG.
Un
ejemplo típico de TAG es el siguiente: TAG NUMBER : LI 6060 : número del lazo.LI : identificación funcional.
la
numeración del lazo puede ser paralela o serial. La numeración paralela
involucra comenzar una secuencia numérica para cada nueva primera letra, así,
por ejemplo, TIC-100, FRC-100, LIC-100, TIC-101, AI-100, etc.
La numeración serial involucra usar una única
secuencia de números, indiferente de la primera letra de la identificación de
un lazo, por ejemplo, TIC-100, FRC-101, LIC-102, AI-103, etc.
La
secuencia de numeración de un lazo puede comenzar con "1" o con
cualquier otro número conveniente, como 200, 301, 007, etc.
En
el caso de que un lazo contenga más de un instrumento con la misma
identificación funcional, también puede ser usado un sufijo anexado al número
del lazo. Por ejemplo, FV-2A, FV-2B, FV-2C, etc. ó FV-50-1, FV-50-2, FV-50-3,
etc. En el caso de usar letras, estos sufijos deben ser usados con letras
mayúsculas.
Identificación
de lazos según su función
Los
lazos pueden clasificarse según su propósito, así una estación manual de
control y una válvula de control forman un lazo de control manual. Un transmisor y un indicador forman un lazo
de medición manual. En este texto
interesan los lazos involucrados en el
automatismo de procesos.
Se
define un lazo de medición a la conexión de
instrumentos que nacen en una variable de proceso y terminan en un instrumento
que puede procesar la señal original (por ejemplo, registrar o controlar).
Se
define un lazo de actuación a la conexión de
instrumentos que nacen en un controlador y terminan en un elemento final de
control (por ejemplo, una válvula de control).
Se
define un lazo de control a la conexión de instrumentos que nacen en
una señal de control y terminan modificando una variable del sistema bajo control.
Un
lazo de control puede ser una unión de lazos de medición y lazos de actuación.
Se deben
considerar los siguientes aspectos en el proceso de identificación.
a)
Todas las letras son
mayúsculas.
b)
La función que realiza el
instrumento ocupa de 2 a 5 letras
·
La primera letra siempre
designa a la variable a la que está dedicada el instrumento.
·
La segunda letra puede ser una
modificadora de la variable
·
La tercera puede ser una
función secundaria del instrumento
·
La cuarta puede ser la función
principal del instrumento
·
La quinta letra puede ser una
modificadora de la función principal del instrumento.
c)
Cada posición que no se emplea
hace cambiar las posiciones recién descritas.
Sobre la letra
modificatoria de la variable.
Se observa en la
Tabla 1.1 que las letras empleadas en modificar la variable no designan
funciones del instrumento, esto tiene una sola excepción con la letra S. Por ejemplo,
en TDC la
letra D cambia
la variable medida
T en una
nueva variable “diferencial de temperatura”.
Sobre la letra
modificatoria de la función
Se observa en la
Tabla 1.1 que las letras empleadas en modificar la función no designan
funciones principales del instrumento, esto tiene una
sola excepción con
la letra M. Por
ejemplo, en TAL la letra L cambia la función alarma A en una alarma por “nivel
bajo de temperatura”.
Casos de
identificación
a.
Cuando se emplean sólo
dos letras
La primera letra
siempre designa a la variable a la que está dedicada el instrumento. La segunda
es la función principal del instrumento.
b.
Cuando se emplean tres
letras.
Existen las siguientes posibilidades:
c.
Cuando se emplean cuatro
letras,
Existen las siguientes posibilidades.
d.
Cuando se emplean cinco
letras
Existe solo la siguiente posibilidad
Control de Bombas de Proceso.
Introducción.
Los fluidos para ser transportados de un lugar a otro necesitan
disponer de una cantidad de energía para vencer la diferencia de presión.
En la Bomba dinámica se añade energía de manera continua para
aumentar de forma continua la velocidad del fluido en el interior de la bomba.
En los desplazamientos positivos, en cada rotación de las bombas se
añade energía a un determinado volumen de fluido aplicándose por tanto la forma
discontinua.
La presión de vapor es la presión que ejerce la fase gaseosa o vapor sobre la fase líquida en un sistema cerrado a una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico. Su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas
La presión de vapor es la presión que ejerce la fase gaseosa o
vapor sobre la fase líquida en un sistema cerrado a una temperatura
determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio
dinámico. Su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor
presentes mientras existan ambas
Principio de Bernoulli
En dinámica de fluidos, el principio de Bernoulli, también
denominado ecuación de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido
moviéndose a lo largo de una línea de corriente.
Altura de Elevación.
La altura de elevación describe la altura máxima a la que puede
elevar una bomba el agua, 10 m de altura de elevación son equivalentes a aprox.
1,0 bar de presión.
Cavitación.
Cuando el agua pasa a vapor, libera gases que se encontraban disueltos
y se forman unas burbujas (las cuales se denominan cavidades, de ahí el nombre
del fenómeno) que viajan con la corriente líquida y que, al ganar presión
nuevamente aguas abajo, explotan con violencia. Es lo que se conoce como
cavitación.
NPSH
En hidráulica, la NPSH, también conocido como ANPA y CNPA, es una
cantidad utilizada en el análisis de la cavitación de una instalación
hidráulica. La NPSH es un parámetro importante en el diseño de un circuito de
bombeo que ayuda a conocer la cercanía de la instalación a la cavitación.
Sistema de Control en Bombas.
El sistema se encarga de mantener
una presión, nivel o caudal predefinido en forma automática. Para esto se
requiere un variador de frecuencia, un controlador de bombas, un arreglo de contactares,
un transmisor de presión, un indicador de nivel o medidor de caudal.
Control de Nivel.
Sistema de control de un recipiente
en el que se acumula Volumen, pero no suficiente para mantener funcionando la
Bomba.
Control de Presión.
Circuito cíclico que dispone de dos bombas en paralelo a más de un
sistema de arranque automático de la bomba de reserva cuando disminuye la
presión en la línea
Control Por estrangulamiento en la línea de presión.
Al aumentar el caudal disminuye la
altura diferencial de la bomba y aumenta la perdida de carga del circuito.
Sistema de control de mínimo caudal.
Control de velocidad de giro.
Se utiliza para minimizar el consumo de energía.
Control mediante
Derivación de Bomba.
La Bomba proporciona volumen constante por unidad de tiempo por lo que
se recurre a un SDC de derivación para adaptar el caudal a la demanda de
proceso.
Control de temperatura en intercambiadores de calor
Un cambiador de calor es aquel
dispositivo en el cual se intercambia el calor entre dos fluidos separados por
una pared. Teniendo en cuenta que los fluidos podrán ser líquidos o gases.
El fluido caliente se denomina
fuente y el frío receptor, la transferencia de calor trata de la velocidad de intercambio
entre la fuente y el receptor.
Se dice que el intercambio de calor
es un proceso autorregulado. Cuando se parte de un estado estacionario y se
modifica algunas de las variables, se llega a otro estado estacionario al cabo
de un tiempo depende del tiempo de residencia del cambiador y de la constante
de tiempo.
Control de
calderas para producción de Vapor
Calderas de
vapor
Las calderas de vapor son calderas especialmente diseñadas
para trabajar en instalaciones donde se necesite una gran transferencia de
energía calorífica, como son procesos industriales (por ejemplo, la
esterilización de las botellas antes del envasado), district-heating,
lavanderías, hospitales, etc., así como para generar electricidad en centrales termoeléctricas.
Control de nivel
La regulación del
agua de alimentación que establece el nivel de la caldera depende de múltiples
factores, del tipo de caldera, de la carga, del tipo de bomba, y del control de
presión del agua de la alimentación.
|
Tipo |
Variable |
Capacidad Kg/h |
Capacidad Kg/h |
Capacidad Kg/h |
|
< 6.000 |
6.000 – 15.000 |
> 15.000 |
||
|
Un elemento |
Nivel |
Cargas irregulares |
Pequeños cambios de carga |
Cargas mantenidas |
|
Dos elementos |
Nivel Caudal de vapor |
Cargas irregulares con grandes fluctuaciones |
Cambios de carga moderados |
Lentos cambios de carga moderados |
|
Tres elementos |
Nivel Caudal de vapor Caudal agua |
> 20.000 |
Control de una columna de destilación binaria
La destilación es
un proceso que permite separar los distintos componentes de una mezcla en
funcion de su temperatura de ebullición, basándose en las distintas
volatilidades relativas de los propios componentes. Dada la simplicidad de este
proceso y coste relativamente bajo, la destilación es una operación básica en
la industria química y petroquímica.
El sistema de
control debe encargarse de mantener la especificación de los productos de
cabeza y fondo, obtenidos a partir de la alimentación, de acuerdo al siguiente
balance de materia efectuado con el componente ligero, cuyas composiciones
molares vemos en minúscula.
CONTROL BÁSICO
Es realizado por
medio de controladores con realimentación o feedback, trata de mantener siempre
constantes algunas variables que al diseñar la columna son fundamentales para
lograr una especificación determinada, tales como temperatura, presión y caudal
de reflujo.
Control de una sola composición
La configuración
L,V es la que se suele utilizar con objeto de recuperar al máximo el producto
ligero que queda en el fondo de la columna, emparejando como controladas, para
mantener el balance de materia, el nivel del acumulador en cascada con el
caudal destilado y el nivel de fondo de la columna en cascada con el caudal de
extracción de fondo.
Se controla la
composición de un producto permitiendo variar la del otro producto. Se conoce
como control del balance de energía, manteniendo el balance de materia.
Control de dos composiciones
La elección de variables manipuladas
para controlar simultáneamente las composiciones de cabeza y fondo, presenta
una complejidad que va ligada al tipo de columna. Al controlar las
composiciones de los extremos de la columna se producen acoplamientos entre
variables, siendo necesario recurrir a sistemas de control basados en métodos
como el estudio de ganancias relativas, que mide la interacción entra lazos de
control en estado estacionario, o mejor aún, a control multivariable basado en
modelos.
Control a presión constante
La presión Es uno de los parámetros
intocables en la columna de destilación, basándose en la relación existente
entre la misma, el punto de ebullición de los componentes y la temperatura. En
efecto, para mantener constante la calidad de los productos es necesario
mantener constante la presión y temperatura en la columna, ya que, si solo se
mantiene uno de los dos parámetros constante y el otro variable, se producirá
una alteración en la composición.
Control avanzado
Sistema de control feedforward
Este control se usa cuando la
perturbación que afecta al proceso puede medirse pero no controlarse. El
objetivo es compensar la perturbación antes de que esta llegue a afectar a la
variable controlada (caudal, temperatura, presión). Para ello, apenas se
produce la perturbación, debe comenzarse a actuar sobre la variable manipulada
de modo que el efecto de esta actuación compense el efecto de la perturbación y
la salida del sistema no sufra cambios.
Control a presión flotante
Para cada presión en partículas
corresponde una temperatura sobre la curva de equilibrio de una mezcla.
Control de composición en fondo
Se describen los tres sistemas de
control de fondo en los que para controlar x se manipulan V (Vaporización), B
(Caudal de fondo) y V/B (relación vaporizado / fondo).
Control de composición en cabeza
Al igual que en el control de
composición en fondo, aquí se describen los tres sistemas de control de cabeza
en los que, para controlar y, se manipulan los caudales L,D y la relación L/D.
también en este caso es necesario incluir el sistema feedforward cuando se utilizan
como variables manipuladas los caudales L o D, no siendo necesario cuando la
variable manipulada es la relación L/D.
Control de temperatura de alimentación
El plato de entrada a una columna se
elige de forma que la composición de la alimentación sea lo más parecida
posible a la que corresponde a ese plato en el perfil de destilación.
Control multivariable
En los procesos en los que existe
más de un lazo de control hay la posibilidad de interacción o acoplamiento
entre ellos. En las columnas de destilación la interacción más acusada se
detecta al controlar simultáneamente las composiciones de cabeza y fondo.
Control de columnas de absorción y stripping
INTRODUCCIÓN A LA ABSORCIÓN
La absorción de gases es una
operación unitaria por la que los componentes solubles adsorbatos, de una
mezcla gaseosa se disuelven en un líquido, el absorbente. La operación inversa,
denominada desorción, consiste en la transferencia a la fase gaseosa de los
componentes (solutos) volátiles de una mezcla líquida. Para conseguir el
contacto íntimo de las fases, líquido y gas, ambas operaciones utilizan el
mismo tipo de equipo empleado en la destilación, es decir, torres de platos,
torres de relleno, torres de pulverización y columnas de burbujeo.
Control de compresor
Control de compresores alternativos / control anti
bombeo en un compresor centrífugo
Compresores alternativos
Los compresores
alternativos se utilizan con frecuencia integrados en los sistemas de
refrigeración. Los compresores alternativos emiten gases refrigerantes de forma
intermitente, mientras que otros tipos de compresores lo hacen de forma
continua.
Bombeo
Bombeo es una
inversión momentánea en la dirección del flujo de aire en el compresor. Cuando
la presión de descarga del compresor aumenta, el flujo de descarga disminuye.
Incrementando la presión de descarga eventualmente conducirá hacia un punto
donde la presión desarrollada por el compresor no podrá vencer la resistencia
del sistema.
Control de hornos
Las características más importantes asociadas a este
tipo de hornos son las siguientes:
•
La carga suele entrar en forma líquida o en dos
fases, es decir, líquido y gas.
•
El flujo a través de los serpentines se suele
realizar en contracorriente a los gases procedentes de la combustión.
•
Los gases efluentes de la combustión pueden ser
arrastrados por medio de tiro natural o del conjunto tiro forzado-tiro
inducido.
•
El combustible habitual suele ser fuel-oil,
fuel-gas o una combinación de ambos.
•
Existen hornos con un Paso de producto por cada
zona o celda de combustión, mientras que en otros existen varios pasos de
producto en una sola celda.
Sistema de control
Desde el Punto de vista de control, el horno puede
dividirse en tres partes perfectamente diferenciadas.
Controles
relacionados con el producto:
Ø Rampa de carga
Ø Reparto de carga
Ø Balance de pasos
Controles relacionados con los combustibles:
Ø Rampa de temperatura
Ø Control de combustión
Ø Eficacia de la
combustión
Ø Reparto de aire entre
celdas
Reparto de carga
Su
objetivo es distribuir la carga total al horno entre los distintos pasos del
mismo, de forma que cualquier variación sea absorbida a partes iguales por cada
uno de ellos.
Igualación de temperatura de salida
Igualación de
diferencia de presión
entre la entrada y la salida del
horno, es una de las variables para determinar el estado de coquización de cada
uno de los tubo. Teniendo en cuenta que la presión a la salida de los pasos es
la misma, por unirse entre ellos en el colector común, se puede utilizar, a
efectos de control, la presión de entrada de cada uno de los pasos como
variable para efectuar el balance, en lugar de la diferencia de presión.
Controles relacionados con los combustibles
Control de combustión
El control de combustión de un horno se puede considerar realmente como un control de balance de energía. En este balance al duty necesario en el horno para elevar la temperatura de la carga desde la que tiene a la entrada, hasta la deseada en la salida. La energía aportada corresponde a la que desprende el combustible utilizando al realizar su combustión junto con el aire
Medida del poder
calorífico
En muchos casos se utiliza fuel-gas
como combustible, por lo que hay que tener en cuenta que este gas puede estar
sujeto a variaciones en su poder calorífico al tratarse de un gas residual. a
primera vista parece claro que es necesario utilizar un analizador para medir
su poder calorífico. El problema que se presenta es la selección de este
analizador y sobre todo la variable a medir. Estas son tres alternativas para
obtener el poder calorífico del combustible
TRABAJOS
AUTÓNOMOS
V
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