Diseños de plantas industriales- diagramas de equipos

1. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y
PETROQUÍMICA
ESCUELA ACADÉMICA DE INGENIERÍA QUÍMICA
SESIONES DE CLASE
ING. JUAN ALFREDO TOLEDO HUAMAN
2022 - I
DISEÑO DE PLANTAS INDUSTRIALES

2. INTRODUCCION AL DISEÑO DE
PROCESOS
Diseño de Plantas Industriales

3. PROCESO INDUSTRIAL
MATERIAS PRIMAS
INSUMOS
PRODUCTOS
PROCESO
CONOCIMIENTO
INGENIERÍA
RECURSOS HUMANOS
ENERGÍA
CAPITAL, $
DISEÑO
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4. PROCESO:
Sistema formado por equipos (unidades componentes)
interconectados en forma organizada para transformar
(procesar ó modificar las propiedades físicas-químicas y/o
bio-quimicas) corrientes de proceso en productos (efluentes)
de interés.
OPERACION UNITARIA:
Etapa de un proceso, donde se realiza una modificación especifica
de una corriente, por ejemplo:
Chancado, Aglomeración, Lixiviación, Extracción por solventes,
Filtración Electroobtención, Calentamiento (intercambiador de
calor), Evaporación (concentración), Ebullición (generación de
vapor), Fermentación, Rompimiento celular, Centrifugacion, etc.
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5. ESTRUCTURA GENERAL DE UN PROCESO
PRODUCTIVO
Materias
Primas
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6. RED DE
INTERCAMBIADORES
DE CALOR
PLANTA DE
PROCESOS QUIMICOS
Materias
Primas
Insumos
Productos
y Servicios
Suministros
Electricidad
Agua
Combustibles
Aire
Corrientes
Frías
Corrientes
Calientes
Servicio de
Calentamiento
Servicio de
Enfriamiento
PLANTAS DE SERVICIOS
Calderas, Turbinas
Aire Comprimido
Oxígeno, Vacío
SISTEMA GLOBAL DE UN PROCESO QUÍMICO
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7. GENESIS DE UN PROCESO
Antecedentes básicos
Características de la materia prima y del
producto que se desea
Alternativa de procesamiento
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8. GENESIS DE UN PROCESO METALURGICO 26/10/2022

9. ALTERNATIVAS DE PROCESAMIENTO
HIDROMETALURGICO
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10. Rompimiento Células
Precipitación Ácidos
Nucleicos, Proteasas
Concentración
Purificación Alta
Resolución
Refinamiento
Separación Material
Intracelular (Desechos)
Caldo de Fermentación
Separación de Células Sin Células
•Células inmovilizadas
•Células retenidas
Con Células
Células
Sobrenadante
Tratamiento de cuerpos
incluidos
Permite
•Altos niveles de pureza
•Estabilidad del producto
GENESIS DE UN PROCESO BIOTECNOLOGICO
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11. Tipos de Procesos:
 Continuo / Discontinuo (batch)
 Estacionario / Dinámico.
Representación de Procesos
a) Diagrama de Entrada-Salida (input-output)
b) Diagrama de Bloques (Operaciones Principales)
c) Diagrama de Flujos (Flowsheet)
(Estructura productiva y secuencia de equipos)
d) Diagrama de Tuberías e Instrumentación (PID)
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12. DIAGRAMAS DE ENTRADA
(INPUT) Y SALIDA (OUTPUT)
DIAGRAMA I-O
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13. DIAGRAMA GENERAL ENTRADA-SALIDA
PROCESO HIDROMETALURGICO DEL COBRE
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14. DIAGRAMA GENERAL ENTRADA-SALIDA
PROCESO DE PRODUCCION DE BIOMASA (LEVADURAS)
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15. DIAGRAMAS DE BLOQUES
Convenciones
Cada operación se representa por un bloque
Las corrientes de flujo principal se representan
por líneas flechadas en la dirección del flujo.
Los flujos van desde la izquierda a la derecha del
diagrama.
Se incluye la información crítica para entender el
procesos.
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16. Diagrama de Bloques del Proceso
LIX-SX-EW para Producir Cobre 26/10/2022

17. Diagrama de Bloques de producción de Biomasa 26/10/2022

18. DIAGRAMAS DE FLUJO
Convenciones
 Se representan TODOS los equipos de proceso junto son su
descripción. Cada equipo tiene un número y un nombre.
 Todas las corrientes de proceso tienen un número.
 Se debe incluir una descripción de las condiciones (temperatura,
presión), flujos y composición química, ya sea en el diagrama o una
TABLA adjunta.
 Se deben representar TODAS las corrientes de servicios (vapor, aire,
calefacción, etc.) que se alimentan a cada equipo de proceso.
 Se deben representar los loops de control básicos que aseguran la
estabilidad de las condiciones del proceso durante la operación
normal.
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19. CONVENCIONES Y FORMATO RECOMENDADO PARA
CONSTRUIR DIAGRAMAS DE FLUJO PFD
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20. SÍMBOLOS MÁS UTILIZADOS EN UN PFD
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21. CONVENCIONES UTILIZADAS PARA LOS EQUIPOS
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22. 26/10/2022

23. DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE BENCENO
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24. Corriente 1 2 3 4 n
P1[kg/día]
P3 [kg/día]
Presion
Temperatur
a
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25. Convenciones para la identificación de
equipos
C : compresores
E : intercambiadores de calor
H : calentadores a llama
P : bombas
R : reactores
T : columnas
TK: estanques de almacenamiento
V : estanque de proceso
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26. Numeración de los equipos
P-101 A/B identifica un bomba
P-101 A/B identifica que la bomba esta ubicada en el
área Nº 1 de la planta
P-101 A/B identifica que la bomba es la número 01 de
las n existentes en la planta
P-101 A/B identifica que hay dos bombas idénticas,
una de respaldo (backup).
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27. Información para las corrientes de flujo
 Número de la corriente
 Temperatura (ºC)
 Presión (bar)
 Fracción de vapor
 Flujo total másico
(kg/h)
 Flujo molar total
(kmol/h)
 Flujo molar para cada
componente (kmol/h)
 Fracciones molares de
los componentes
 Fracciones másicas de
los componentes
 Flujo volumétrico
 Propiedades físicas
(densidad,
viscosidad...)
 Datos termodinámicos
(calor específico,
entalpía...)
 Nombre de la corriente
Como mínimo Muchas veces, además...
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28. Convenciones para la identificación de las
corrientes en los diagramas
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29. Diagrama de Flujos del Proceso
LIX-SX-EW para Producir Cobre 26/10/2022

30. Diagrama de Flujo Planta Tratamiento de RILes
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31. 26/10/2022
DIAGRAMAS DE TUBERÍAS E INSTRUMENTACIÓN
Qué es un P&ID
Un diagrama de tuberías e instrumentación o P&ID muestra las
tuberías y los componentes relacionados del flujo de un proceso
físico. Se utiliza más comúnmente en el campo de la ingeniería.
Función y propósito de los P&IDs
Los P&IDs son fundamentales para el mantenimiento y
modificación del proceso que representan gráficamente. En la
etapa de diseño, el diagrama también ofrece la base para el
desarrollo de esquemas de control del sistema, como el Análisis
de Riesgos y Operabilidad (HAZOP, por sus siglas en inglés).
En el caso de las instalaciones de procesamiento, se trata de una
representación gráfica de:
•Los detalles clave de las tuberías e instrumentación
•Los esquemas de control y apagado
•Los requisitos de seguridad y normativa
•La información básica de arranque y operación

32. Diagramas P&ID Convenciones
Equipos de
proceso
Mostrar equipos de respaldo, unidades paralelas,
detalles principales para cada una
Cañerías Tamaño (usar estándares), espesor de pared
(schedule), material de construcción, aislación
(tipo y espesor)
Instrumentos Indicadores, registradores, controladores y tipo,
cañerías o alambres de los instrumentos
Servicios Entradas y salidas de las corrientes (aire, vapor,
etc.), salidas de las corrientes a las plantas de
tratamiento de efluentes.
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33. Convenciones para los Instrumentos en
los P&ID
 A análisis
 B quemador
 C conductividad
 E voltaje
 F flujo
 I corriente
 J potencia
 P presión o vacío
 T temperatura
 W peso
 K tiempo o programa
 ....................
 A alarma
 C control
 E elemento
 H máximo
 I indicador
 K estación de control
 O orificio
 S switch
 Y relay
Instrumento en la planta
Instrumento en el panel de control
Instrumento en la cara posterior del panel de control
PRIMERA LETRA (X) SEGUNDA LETRA (Y)
XYY
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35. 26/10/2022

36. 26/10/2022

37. 26/10/2022

38. Diagramas P&ID35
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39. Un intercambiador
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40. OTROS DIAGRAMAS Y PLANOS
Plano Layout
Plano Mecánico Planta
Plano Mecánico Elevación
Plano Eléctrico
Plano Isométrico
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41. Plano Layout
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42. Esquema del Proceso LIX-SX-EW, Radomiro Tomic
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43. Plano Mecánico Planta
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44. Plano Mecánico Elevación
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45. Plano Eléctrico
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46. Plano Isométrico
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47. PROCESAMIENTO DE MINERALES DE COBRE OXIDADOS
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48. Proceso
LIX-SX-EW
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49. 26/10/2022