Este documento describe los principales conceptos relacionados con los procesos químicos industriales. Explica las etapas típicas de un proceso químico, los diferentes tipos de diagramas utilizados para representarlos, como los diagramas de bloques y los diagramas de flujo, y las corrientes, operaciones básicas, procesos de reacción y servicios auxiliares involucrados. También enfatiza la importancia de mantener la documentación y diagramación actualizada de los procesos.

1. TEMA 2: PROCESOS QUÍMICOS
INICIO
• INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN  Procesos Químicos en la Industria. Materias primas,
DIAGRAMAS
productos, servicios auxiliares y efluentes. Balances de
Materia y Energía. Procesos continuos y batch.
CORRIENTES • REPRESENTACIÓN DE PROCESOS
OP. BÁSICAS  Diagramas de Bloques
 PFD ( Diagramas de Flujo )
REACCIÓN
 Control e Instrumentación ( P & I )
SERV. AUX.  Otros: en Planta, Isométricos, Constructivos …
• CORRIENTES
ASIGNATURAS
 Características. Flujo. Equipo.
• OPERACIONES BÁSICAS
 Operaciones y unidades de proceso. Operaciones de
separación y otras. Equipo.
• PROCESOS DE REACCIÓN
 Cinética, Equilibrio, Catalizadores y Conversión.
Energía. Reactores.
• SERVICIOS AUXILIARES
 Energéticos. Operativos. Seguridad.
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2. INTRODUCCIÓN
INICIO PROCESO QUÍMICO: persigue la obtención de un producto
INTRODUCCIÓN químico (o una mezcla) con determinadas especificaciones.
Con frecuencia son procesos dinámicos de FLUJO CONTINUO.
ETAPAS
DIAGRAMAS Energía
CORRIENTES
Alta Calidad
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
Materias
SERV. AUX. Primas PROCESO Productos
ASIGNATURAS
Servicios Efluentes
Auxiliares Subproductos
Energía
Residual
Cálculo de Flujos Materiales  Balances de Materia
Cálculo de Flujos Energéticos  Balances de Energía
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3. ETAPAS
ETAPAS GENÉRICAS DE LOS PROCESOS QUÍMICOS:
INICIO  Tratamientos previos (Materias Primas).
 Proceso de Reacción (puede no existir).
INTRODUCCIÓN  Tratamientos posteriores (Productos de reacción).
ETAPAS
DIAGRAMAS
Materias SERVICIOS AUXILIARES
CORRIENTES Primas Materia
+
OP. BÁSICAS Energía
REACCIÓN
REACCIÓN
SERV. AUX. Tratamiento previo Postratamiento
Purificación Purificación Productos
ASIGNATURAS (Op. Básicas) (Op. Básicas)
Acondicionamiento Acondicionamiento
Efluentes
Efluentes
No Reaccionados Subproductos
RECIRCULACIÓN
 La reacción no suele transcurrir con CONVERSIÓN completa.
 Servicios Auxiliares: aportan y retiran energía y otros recursos.
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4. REPRESENTACIÓN DE PROCESOS
INICIO DIAGRAMAS DE PROCESO:
INTRODUCCIÓN  Representaciones gráficas de los procesos.
DIAGRAMAS  Forman parte de la DOCUMENTACIÓN del proceso.
BLOQUES  Herramientas de gran utilidad en la COMPRENSIÓN y los
PFD CÁLCULOS de los procesos.
CORRIENTES  Distintos niveles de detalle o puntos de vista:
 Diagramas de BLOQUES.
OP. BÁSICAS
 Diagramas de Flujo (PFD, Process Flow Diagrams).
REACCIÓN
 Instrumentación y Control (P&I, Piping&Instrumentation).
SERV. AUX.  Otros diagramas: en Planta, Isométricos, Constructivos,
ASIGNATURAS
de Detalle, …
[ El mantenimiento de la DOCUMENTACIÓN · DIAGRAMAS de los
procesos es una (ardua) tarea de FUNDAMENTAL importancia en la
OPERACIÓN y cuando se abordan MODIFICACIONES de los mismos ]
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5. DIAGRAMAS DE BLOQUES
INICIO  Formados exclusivamente por CORRIENTES y BLOQUES.
INTRODUCCIÓN  CORRIENTES:
DIAGRAMAS  Líneas de flujo entre BLOQUES (o Límites de Batería).
BLOQUES
 Suelen marcar su dirección de flujo e ir nombradas o numeradas.
1 2
 BLOQUES («ISLAS»):
 Abstracción de Unidades de Proceso (o conjuntos de Unidades)
PFD
que llevan a cabo transformaciones en las corrientes.
CORRIENTES  Unidos entre si por corrientes. Suelen ir nombrados.
OP. BÁSICAS  Pueden representar conjuntos muy complejos.
REACCIÓN  No incluyen Servicios Auxiliares ni detalles constructivos, pero los
SERV. AUX. bloques pueden recordar las formas reales.
 Permiten COMPRENDER la circulación general (entradas, orden de
ASIGNATURAS
flujo, recirculaciones, bypasses, escisiones, mezclas, salidas).
 Adecuados para los BALANCES de MATERIA y ENERGÍA (esta asig.).
 Pueden ir acompañados de una TABLA de CORRIENTES, o una
descripción de las VARIABLES de PROCESO, a veces sobre el diagrama.
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6. EJEMPLOS DE DIAGRAMAS DE BLOQUES (1)
INICIO
INTRODUCCIÓN
DIAGRAMAS
BLOQUES
1 2
PFD
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX. N2 O2 C8H10 C3H8O3 H2O
F 742600 197400 60000 0 0
ASIGNATURAS A 196974 285897 79914 0 237704
B 196974 142051 31966 47948 381549
S 0 0 0 47948 0
P 742600 53554 12051 0 143846
R 122714 88497 19914 0 237704
Tabla de Corrientes
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7. EJEMPLOS DE DIAGRAMAS DE BLOQUES (2)
INICIO
INTRODUCCIÓN
DIAGRAMAS
BLOQUES
1 2
PFD
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX.
ASIGNATURAS
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8. PFD (DIAGRAMAS DE FLUJO)
INICIO  Documento gráfico DE REFERENCIA para la descripción del proceso.
INTRODUCCIÓN  Mayor detalle que los de bloque, especialmente en los equipos.
DIAGRAMAS  Contiene todos los equipos individuales, salvo los menos importantes.
 No suelen incluir:
BLOQUES
 Circuitos de Servicios Auxiliares, pero si cuales y donde se usan.
PFD
 Instrumentación ni lazos de control, excepto algunos de
DENOM importancia especial.
EJEMP  Los símbolos recuerdan la forma del equipo. No existe simbología
TABLAS
normalizada fuera de cada empresa, pero se parecen de una a otra.
 Tabla de Corrientes y Cajetín con datos del propio diagrama.
CAJETIN
 Pueden aparecer Tablas para los servicios Auxiliares y con las
CORRIENTES características de cada equipo.
OP. BÁSICAS  Nomenclatura precisa (no estandarizada) para:
 Equipo
REACCIÓN
 Conducciones
SERV. AUX.
 Banderas para la identificación –numeración– de las corrientes.
ASIGNATURAS  Banderas con valores de algunas variables importantes (P, T)
 A veces, varios planos distintos.
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9. DENOMINACIÓN EQUIPOS PFD
INICIO
R-220
INTRODUCCIÓN
Equipo individual
DIAGRAMAS
principal
BLOQUES Unidad
PFD Área
DENOM Tipo (Reactor)
EJEMP
L-223 A/B :
TABLAS
Una bomba (L),
CAJETIN equipo individual 3,
CORRIENTES duplicada (A/B), que
trabaja para la Unidad
OP. BÁSICAS 20 del Área 200
REACCIÓN
Los códigos de equipo
SERV. AUX. se listarán en la parte
superior o inferior del
ASIGNATURAS
diagrama, lo más cerca
del dispositivo que sea
posible.
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10. EJEMPLO DE DIAGRAMAS DE FLUJO
INICIO
INTRODUCCIÓN
DIAGRAMAS
BLOQUES
PFD
DENOM
EJEMP
TABLAS
CAJETIN
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX.
ASIGNATURAS
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11. TABLAS DE CORRIENTES Y SERVICIOS AUX
INICIO
INTRODUCCIÓN
DIAGRAMAS
BLOQUES
PFD
DENOM
EJEMP
TABLAS
CAJETIN
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX.
ASIGNATURAS
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12. TABLA DE EQUIPO, CAJETIN Y SÍMBOLOS
INICIO
INTRODUCCIÓN
DIAGRAMAS
BLOQUES
PFD
DENOM
EJEMP
TABLAS
CAJETIN
CORRIENTES
OP. BÁSICAS
REACCIÓN
SERV. AUX.
ASIGNATURAS
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13. CORRIENTES
INICIO  Líneas de flujo material entre Dispositivos y/o Límites de Batería.
INTRODUCCIÓN  Propiedades:
 Flujo o velocidad de flujo: Másico [kg/h], Molar [molg/s],
DIAGRAMAS
Volumétrico (Caudal) [m3/h] …
CORRIENTES
 Composición: Fracción molar, % (w/w), % (V/V) …
OP. BÁSICAS  Fase: Sólido, Líquido, Vapor, mezclas (título: % V en V+L).
REACCIÓN  Físicas: Viscosidad, Densidad, Tensión Superficial…
 Parámetros SHE : Inflamabilidad, Toxicidad, Peligro
SERV. AUX.
para el Medio Ambiente …
2 3
ASIGNATURAS
 Equipo asociado:
 Conducciones, Tuberías, Tanques de Espera y Almacenamiento.
 Bombas, Compresores, Soplantes, Ventiladores.
 Medidores (de flujo, composición, temperatura, presión …).
 Válvulas.
 Acondicionamiento: T (Calentamiento – Enfriamiento) , P (Compresión –
Expansión) , Material (Adicción – Escisión).
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14. OPERACIONES BÁSICAS
INICIO  MODIFICAN el número, composición o características físicas o químicas
INTRODUCCIÓN de las corrientes que les llegan, TRANSFORMÁNDOLAS en otras distintas.
 Uniones o Mezclas:
DIAGRAMAS
 Escisiones o Divisiones:
CORRIENTES
 Especialmente importantes las O. B. de SEPARACIÓN:
OP. BÁSICAS  Se basan en la creación de nuevas fases y separación de estas.
REACCIÓN  Gobernadas por el EQUILIBRIO ENTRE FASES y la
SERV. AUX.
TRANSFERENCIA de MATERIA.
 Algunas de las mas comunes:
ASIGNATURAS
SEP
 Filtración
 Flash
 Destilación / Rectificación / Stripping
S
 Quenching E
P
 Absorción
 Adsorción
 Extracciones Líquido-Líquido (ELL) y Sólido-Líquido (ESL)
 Cristalización
 Membranas
 Floculación-Sedimentación …
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15. PROCESOS DE REACCIÓN
INICIO  Transformaciones QUÍMICAS en la NATURALEZA de algún compuesto.
INTRODUCCIÓN REACTIVOS
ALIMENTACIÓN
REACTOR EFLUENTE : PRODUCTOS
(REACTIVOS...)
DIAGRAMAS SUBPRODUCTOS
INERTES
CORRIENTES
 La transformación puede ser total o parcial, rápida o lenta, dependiendo
OP. BÁSICAS de la CINÉTICA y del EQUILIBRIO TERMODINÁMICO.
REACCIÓN  CONVERSIÓN: % de un reactivo que se transforma.
 Los CATALIZADORES pueden aumentar la CINÉTICA pero no
SERV. AUX.
modificar el EQUILIBRIO TERMODINÁMICO.
ASIGNATURAS  Van acompañados de una ENERGÍA ( o flujo de energía) de reacción:
 Procesos: endotérmicos, exotérmicos.
 Reactores: isotérmicos, adiabáticos, calentados, refrigerados …
 Reactores:
 De flujo de pistón, lechos catalíticos (porosos o fluidizados), de
tanque agitado …
REACTIVOS REACTIVOS
REACTIVOS PRODUCTOS REACTIVOS PRODUCTOS
SUBPRODUCTOS SUBPRODUCTOS
REACTOR
REACTOR
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16. SERVICIOS AUXILIARES
INICIO  Proporcionan al proceso distintos RECURSOS necesarios:
INTRODUCCIÓN  Energéticos:
 Calefacción: vapor, humos de combustión, aceites térmicos …
DIAGRAMAS
 Refrigeración: agua de refrigeración, refrigerantes baja T …
CORRIENTES SALIDA
FLUIDO PROCESO ENTRADA FLUIDO FRÍO
S. AUX.
OP. BÁSICAS
HORNO
SALIDA
ENTRADA
REACCIÓN FLUIDO PROCESO
S. AUX.
FLUIDO CALIENTE
 Trabajo mecánico: circuitos hidráulicos y neumáticos de
SERV. AUX.
fuerza, electricidad para motores …
ASIGNATURAS  Operativos:
 Transmisión de información: aire comprimido (control).
 Atmósferas controladas: gases inertes industriales.
 Seguridad:
 Agua contra incendios (para hidrantes).
 Aire medicinal.
 Refrigeración para enfriamiento súbito (reactores).
 No forman parte del NÚCLEO del proceso:
 (Pero si de los balances de materia y energía).
 Similares en muchos procesos distintos.
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17. TEMA 1: PROCESOS QUÍMICOS Q.Industrial 5º Tec. M.Ambiente 4º
Simulación 4º Contaminación
Q.Industrial 5º
INICIO Optimización 5º (Varias op.) 4º,5º
• INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN  Procesos Químicos en la Industria. Materias primas,
DIAGRAMAS
productos, servicios auxiliares y efluentes. Balances de
Materia y Energía. Procesos continuos y batch.
Introd. I.Q. 1º
CORRIENTES • DIAGRAMAS DE PROCESO Serv.Auxiliares 5º Integ Energ 5º
OP. BÁSICAS  Bloques Introd. I.Q. 1º
Proyectos 5º Simulación 4º
 PFD ( Diagrama de Flujo ) P.Fin de Carr. Optimización 5º
REACCIÓN
 Control e Instrumentación ( P & I )
Control Instr 5º
SERV. AUX.  Otros: en Planta, Isométricos, Constructivos …
• CORRIENTES OB Flujos Fluidos 2º
ASIGNATURAS Termo. Ap 3º
 Características. Flujo. Equipo.
Op Separación I,II 4º,5º
Exp. Gráfica 1º
Materiales 3º
• OPERACIONES BÁSICAS OB Trans Calor 3º
Diseño Equipos 5º  Operaciones y unidades de proceso. Operaciones de
Diseño Equipos
separación y otras. Equipo. Q. Física 1º
Intro. Termo 2º
Instalaciones 5º • PROCESOS DE REACCIÓN Termo. Ap 3º
Introd. I.Q. 1º
Q. Física 1º  Cinética, Equilibrio, Catalizadores y Conversión.
Orgánica1º
Inorgánica 1º Energía. Reactores.
Reactores Químicos 4º
• SERVICIOS AUXILIARES
Cinética Ap 3º
 Energéticos. Operativos. Seguridad.
Introd. I.Q. 1º
Serv.Auxiliares 5º
Seguridad y Riesgos 5º
Tecnolog Electrica 3º
Tecnolog
Energetica 5º
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