Este documento presenta varias reglas heurísticas para el diseño de procesos de separación. Las reglas heurísticas permiten tomar decisiones en situaciones complejas sin realizar cálculos detallados. Se proporcionan ejemplos de reglas heurísticas generales, de diseño, de componentes y composiciones, y específicas para separaciones como la destilación. El documento también muestra cómo aplicar las reglas heurísticas para generar una separación preliminar de una mezcla de agua y etanol.

1. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
ZACATECAS
UNIDAD ACADÉMICA DE
CIENCIAS QUÍMICAS
J. ANDRÉS TAVIZÓN POZOS

2. INGENIERÍA DE PROCESOS I
REGLAS HEURÍSTICAS

3. ¿Qué es heurística?
• Viene de la famosa palabra Eureka.
• La capacidad para realizar de forma inmediata
innovaciones positivas para sus fines.
• La heurística es un rasgo característico de los
humanos.

4. HUMANOS
ARTE Y CIENCIA
Descubrimiento PROBLEMAS Invención
PENSAMIENTO CREATIVIDAD PENSAMIENTO
LATERAL DIVERGENTE

5. Reglas heurísticas
• Son reglas que por experiencia nos permiten
tomar decisiones en situaciones complicadas
sin necesidad de hacer un número detallado
de cálculos en el proceso, en el diseño, etc.
• Se usan más en la destilación.
• Sólo las heurísticas de la destilación han sido
probadas.

6. Características de las heurísticas
• Heurísticas diferentes tienen conflictos entre
ellas.
• La elección heurística no es clara.
• Se han ido modificando ciertas heurísticas
para destilación.
• Se crean nuevas.

7. Heurísticas generales y de línea
• 1. Siempre generar más que un método o secuencia
alternativa de separación.
• 2. Desarrollando una línea de flujo seleccione el esquema
de separación antes de ajustar temperaturas o
proporciones de flujo.
• 3. No produzca productos más puros de los que requirió.
• 4. No mezcle parcialmente los vapores separados.
• 5. Propicie métodos de separación que son conocidos
dentro de la compañía.
• 6. Seleccione materiales crudos y reacciones químicas para
evitar o reducir, el manejo y almacenaje de químicos
peligrosos.

8. • Para inertes: Cuando se requieren productos
de alta pureza, elimine los inertes antes de la
reacción cuando el catalizador se pueda ver
afectado por este o bien cuando la separación
es más fácil sin este.
• Para purgas: No purgue especies valiosas o
que son tóxicas y arriesgadas, incluso en
concentraciones pequeñas. Agregue
separaciones para recuperar las especies
valiosas. Agregue reactores para eliminar, si es
posible, especies tóxicas, y arriesgadas.

10. Heurísticas de diseño
• 1. Si la masa del agente de separación es usada,
remuévala tempranamente y no use masa de
agente de separación para recobrar este.
• 2. Utilice procesos que solo tienen uno y no dos
agentes de separación.
• 3. Evite excursiones en temperatura y presión.
• 4. Utilice el método más barato.
• 5. Evite sólidos y si están presentes remuévalos
inmediatamente.

11. Heurísticas de componente y
composición
• 1. Remueva compuestos corrosivos,
peligrosos e inestables primero.
• 2. Hacer la separación más difícil hasta el final.
• 3.Remueva el componente mas abundante.
• 4. Si las composiciones de los componentes
son similares propicie una alimentación 50/50.
• 5. En sistemas inorgánicos remover el agua.

12. Heurísticas de separación específicas
• 1. Propicie destilación a menos que la volatilidad sea
menor que la volatilidad critica.
• 2. En destilación remueva productos como destilados.
• 3. Si el producto es vendido como un sólido el último
paso de purificación debe ser cristalización.
• 4. Considere osmosis inversa para la preconcentración
de la alimentación acuosa en un proceso híbrido.
• 5. Considere desplazamiento por adsorción cuando el
factor de separación de adsorción es mayor que 2 y el
factor de separación de destilación es menor que 1.2.

13. Heurísticas de separación específicas
• 6. Considere el desplazamiento de temperatura
de adsorción si la concentración del adsorbato en
la alimentación es menor que 5% mol.
• 7. Haga ultafiltración o microfiltración antes de la
ósmosis inversa.
• 8. Para separar mezclas de vapor use
condensación parcial, destilación criogénica,
adsorción, absorción, separación por membrana
o desublimación.

14. Ejemplo:
Usar heurísticas para generar una
separación preliminar de la mezcla
agua-etanol.
• Con las reglas heurísticas sabemos que:
Siempre debemos tener una alternativa de separación del proceso.
Se debe de pre-concentrar la alimentación con ósmosis inversa.
Debemos separar el agente separador tempranamente, esto en este sistema es
fácil con destilación azeotrópica desde que el azeótropo es heterogeneo.

15. Se sugiere también que la adsorción debe ser
desplazada con la temperatura o la presión.
Es mejor hacer la destilación primero y luego romper el
azeótropo.
Se debe de remover primero el agua.
La 2S se ve satisfecha por destilación tomando el
azeótropo por el cabezal y pero no con destilación
azeotrópica.

16. El desplazamiento de
temperatura de adsorción
puede tener altos costos de
energía para el
rompimiento del azeótropo.
Si hay sólidos en esta mezcla
hacer la ultrafiltración antes
de la ósmosis inversa.

17. Destilación
azeotrópica
Destilación Agua
Ósmosis
y
Inversa
EtOH
EtOH
Agua
agua

18. Usos de las heurísticas
• Mejoran el proceso.
• Disminuyen costos.
• Evitan accidentes.
• Optimizan la planta.
• Toma de decisiones rápidas.
• Calidad del producto.

19. Referencias
• Philip C. Wankat, Rate-controlled sparations,
School of Chemical Engineering Purdue
University, Indiana USA.
• Antología del curso de ingeniería de procesos
I.

20. GRACIAS POR SU ATENCIÓN