Sesion 1 2 y 3 operaciones unitarias

Sesión 01,02 y 03
Operaciones
Unitarias
MSc. Edgar Régulo Vega Carrascoedgar.vega.carrasco@outlook.com
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA
ESPECIALIDAD EN INDUSTRIA FARMACÉUTICA I CICLO: 2018-I

Al terminar la sesión el estudiante :
1. Reconoce e identifica la importancia de las operaciones
unitarias
2. Entiende el concepto de operación unitaria y la evolución
de este concepto en en el tiempo.
3. Grafica diagramas de flujo según la normativa ISO y
ASME
4. Reconoce y explica los elementos de la operación
unitaria.
INTRODUCCIÓN: OBJETIVO DE LA CLASE

1.1 Operación Unitaria
1.2 Operaciones Unitarias en Tecnología Farmacéutica
TEMA 01: OPERACIONES UNITARIAS
1.4 Diagrama de Flujo de Bloques (BFD)
1.3 Definiciones y Diagramas Pictóricos
1.5 Diagrama de Flujo de Procesos (PFD)
MSc. Edgar Régulo Vega Carrasco
1.6 Diagrama de Tuberías e Instrumentación (P&ID)

Estados Unidos : MIT
Instituto de Tecnología de Massachusetts
1903
Facultad de Ingeniería Química
El concepto de Operación Unitaria:

El concepto de Operación Unitaria:
Any chemical process, on whatever scale conducted, may be resolved into a
coordinated series of what may be termed “unit actions“ as pulveririzing,
mixing, heating, roasting, absorbing, condensig, lixivating, precipitating,
crystallizing, filtering, dissolving, electrolyzing and so on. The number of
these basic unit operations is not very large and relatively few of them are
involved in any particular process…*
Dr. Arthur D. Little (1915)
* Research A National Resource. II Industrial Research. December 1940 National Research Council . United
States Government Printing Office.

The Principles of Chemical Engineering (1923), by Walker, Lewis, and
William H. McAdams*
William H.
Walker Warren K. Lewis
*Chemical Achievers. The human Face of the Chemical Sciences. Chemical Heritage Foundation. 1ed (1997)
William Henry
McAdams

Parte indivisible de cualquier proceso de transformación donde hay un intercambio de
energía del tipo de físico, de una materia prima en otro producto de características
diferentes*.
* http://www.sc.ehu.es/iawfemaf/archivos/materia/00113.htm

Esta transformación puede realizarse de distintas formas:
- Modificando la masa del cuerpo primario ya sea mezclándolo, separándolo o
haciéndolo reaccionar químicamente.

Esta transformación puede realizarse de distintas formas:
- Modificando la energía que posee el cuerpo en cuestión, ya sea por enfriamiento,
vaporización, aumento de presión.

Clasificación
Flujo de fluidos
Transporte de fluidos, filtración, y fluidización de sólidos.

Clasificación
Transferencia de calor
Evaporación, condensación y de intercambio de calor.

Clasificación
Transferencia de masa
Absorción de gas, destilación, extracción, adsorción y secado.

Clasificación
Termodinámicos
Licuefacción de gas y refrigeración.

Clasificación
Mecánicos
Transporte de sólidos, trituración, pulverización y tamizado.

Adaptado de : Pandey, P., & Bharadwaj, R.
(2017). Predictive modeling of pharmaceutical unit
operations. Duxford, UK: Woodhead.
Tomado de : Mittal, B. (2017). How to develop robust solid oral
dosage forms: From conception to post-approval. Amsterdam:
Elsevier/Academic Press.

Mittal, B. (2017). How to develop robust solid oral dosage forms: From conception to post-approval. Amsterdam: Elsevier/Academic Press.

Adaptado de : Pandey, P., & Bharadwaj, R. (2017). Predictive modeling of
pharmaceutical unit operations. Duxford, UK: Woodhead.
1.2.1 Mezclado:
Tomado de: Pandey, P., & Bharadwaj, R. (2017). Predictive modeling of pharmaceutical unit

1.2.2 Aumento del Tamaño de Partícula:
Tomado de: Mittal, B. (2017). How to develop robust solid oral dosage forms: From
conception to post-approval. Amsterdam: Elsevier/Academic Press.
Granulación Húmeda

1.2.2 Aumento del Tamaño de Partícula: Granulación Seca
Tomado de: Mittal, B.
(2017). How to develop robust
solid oral dosage forms: From
conception to post-approval.
Amsterdam: Elsevier/Academic
Press.

1.2.2 Aumento del Tamaño de Partícula: Granulación/ Secado por Lecho
Fluido
Tomado de: Pandey,
P., & Bharadwaj, R.
(2017). Predictive
modeling of
pharmaceutical unit
operations.
Duxford, UK:
Woodhead.

1.2.3 Reducción del Tamaño de Partícula:
Tomado de: Matcon Ltd. (n.d.). Powder Milling. Retrieved from
https://www.fitzpatrick-mpt.com/technology/powder-
milling?hsCtaTracking=a00669b4-3f7b-4b2e-8b56-a5b89bd9a46a|783166f7-4c87-
428b-b547-624f61b5927b

1.2.3 Aumento del Tamaño de Partícula:

Proceso: Secuencia de operaciones químicas, físicas o biológicas
para la conversión, transporte o almacenamiento de materia o
energía.
Paso del proceso: parte de un proceso que es predominantemente
autosuficiente y consiste en una o varias Operaciones Unitarias.
Operación Unitaria: Operación más simple en un proceso de
acuerdo con la teoría de la tecnología de proceso.
(*) : ISO 10628-1997(E).(1997). Flow diagrams for process plants - General rules. International Organization of Standarization.Switzerland
1.3.1. Definiciones

Diagrama de flujo: diagrama que representa el procedimiento, la
configuración y la función de una planta de proceso o una sección
de planta.
Dependiendo de la información y la presentación, se debe hacer
una distinción entre estos tres tipos de flujo.
- Diagrama de bloque (BFD)
- Diagrama de flujo del proceso (PFD)
- Diagrama de tuberías e instrumentos (P&ID)
(*) : ISO 10628-1997(E).(1997). Flow diagrams for process plants - General rules. International Organization of Standarization.Switzerland
1.3.1. Definiciones

(*): Towler, G. P., & Sinnott, R. K. (2013). Chemical engineering design: Principles, practice, and economics of plant and process design. Boston, MA:
Butterworth-Heinemann.
1.3.2. Diagramas Pictóricos *:
Los diagramas de flujo detallados que se utilizan en
el diseño y en las operaciones presentan equipos de
fabricación normalmente dibujados de manera
pictórica y estilizada.
Para documentos de licitación o folletos de
empresas, a veces se utilizan dibujos a escala real
del equipo, pero es más habitual utilizar una
representación simplificada.
Tomado de : Clark, J. P. (2011). Practical design, construction and
operation of Food Facilities. New York: Elsevier.

1.3 Diagrama de Flujo
Existen varios estándares internacionales para los
símbolos, pero la mayoría de las compañías utilizan
sus propios símbolos estándar, ya que el costo de
convertir todos sus dibujos existentes sería excesivo.
Tomado de: Wang, Z., Escotet-Espinoza, M. S., & Ierapetritou, M. (2017). Process analysis and
optimization of continuous pharmaceutical manufacturing using flowsheet models. Computers &
Chemical Engineering,107, 77-91. doi:10.1016/j.compchemeng.2017.02.030

ISO 10628 es la norma internacional para los
símbolos de dibujo. Sin embargo, muy pocas
empresas norteamericanas aplican esta norma.
Tomado de : ISO 10628-1997(E).(1997). Flow diagrams for process plants - General rules. International
Organization of Standarization.Switzerland

Los símbolos dados en British Standard, BS 1553
(1977) '' Símbolos gráficos para ingeniería general ''
Parte 1, '' Sistemas de tuberías y planta '' son los
más utilizados.
Los símbolos en BS 1553 se utilizan en el Reino
Unido. En contraste, la mayoría de los países
europeos han adoptado ISO 10628 como su
estándar.
Tomado de : BS 1553:Part1:1977. Specification for Graphical symbols for general engineering. British
Standards Intitution.

(*): Nasby, G. (2012, October 02). Using Process Flowsheets as Communication Tools. Retrieved from
https://www.aiche.org/resources/publications/cep/2012/october/using-process-flowsheets-communication-tools
Diagrama de Bloque / Diagrama de Flujo de
Bloques (BFD) *:
Muestra operaciones unitarias, materiales y
flujos de energía.
Muestra ingresos y salidas graficados como
rectángulos, flechas y rectángulos
modificados.
Sólo representa los mayores flujos de
energía y materiales.
Tomado de: Nasby, G. (2012, October 02). Using Process Flowsheets as Communication Tools.
Retrieved from https://www.aiche.org/resources/publications/cep/2012/october/using-process-
flowsheets-communication-tools

Tomado de : Clark, J. P. (2011). Practical design, construction and operation
of Food Facilities. New York: Elsevier.
Diagrama de Bloque / Diagrama de Flujo de
Bloques (BFD) *:
No usa símbolos elaborados.
Los BFD orientados al flujo muestran el flujo
del proceso desde la izquierda hacia la
derecha y desde la parte superior hacia la
parte inferior de la gráfica.
Los BFD orientados al lugar ubican los
equipos en sus ubicaciones físicas y utiliza
flachas para mostrar los flujos entre ellos.

Tomado de: Walas, S. M. (2012). Chemical process equipment: Selection and design. Amsterdam: BH, Butterworth-Heinemann, Elsevier.
Diagrama de Bloque / Diagrama de Flujo de Bloques (BFD) *:

Diagrama de Flujo de Procesos (PFD) *:
Comparativamente, muestra mayo detalle que un
DFP pero menor detalle que un diagrama de Tuberías
e instrumentación (P&ID). En un BFP se muestra :
- Mayor de equipamiento
- Válvulas y bombas de transporte
- Principales trayectos de flujo y piezas clave de
instrumentación.
Los detalles del proceso, como los contenidos de
flujo de caudal y los balances de masa y energía a
menudo se incluyen, pero los detalles de
instrumentación, detalles de utilidad y tuberías
secundarias más pequeñas rara vez se muestran.

• Muestra el equipamiento principal, como tanques
de reacción, intercambiadores de calor, bombas
grandes y válvulas de control significativas.
• Muestra las tuberías de proceso para las rutas de
flujo primario, así como las tuberías de derivación y
recirculación pertinentes, con los contenidos y la
dirección del flujo claramente indicados.
Tomado de :Towler, G. P., & Sinnott, R. K. (2013). Chemical engineering
design: Principles, practice, and economics of plant and process design.
Boston, MA: Butterworth-Heinemann.

Tomado de: Jähnisch, K. (2008, April 7). A Multistep Process for the Synthesis of Pharmaceutical Intermediates by
An Ozonolysis–Reduction–Sequence Using Microchemical Engineering with An Integrated Miniaturized Fiber–
Optical Diamond ATR Sensor in A Multipurpose Plant. Retrieved April 8, 2019, from
https://www.aiche.org/conferences/aiche-spring-meeting-and-global-congress-on-process-
safety/2008/proceeding/paper/46d-multistep-process-synthesis-pharmaceutical-intermediates-ozonolysis-reduction-
sequence-using
• Incluye valores nominales de presión y temperatura
para tuberías, recipientes e intercambiadores de
calor, así como las capacidades de la bomba, los
cabezales de presión, los valores nominales de
potencia de la bomba y los coeficientes de flujo de la
válvula de control esperados.
• Muestra las principales piezas de instrumentación
primaria que se utilizan para el control del proceso
en estado estable normal y el apagado de una
manera simplificada.

Tomado de: Alex, C. (n.d.). Process alternatives and flowsheeting. Retrieved April 8, 2019, from
https://processdesign.mccormick.northwestern.edu/index.php/Process_alternatives_and_flowsheeting#Piping_and_Instrumentation_Diagrams

Diagrama de Tuberías e Instrumentación (P&ID) *:
Proporcionan el más alto nivel de detalle de los tres
tipos de hojas de flujo.
Un P&ID bien dibujado mostrará cada tubo, válvula,
bomba, recipiente e instrumento dentro de la planta.
Los P&ID también mostrarán todos los equipos
conectados al proceso junto con la entrada clave, la
salida y los detalles de la interfaz
Los P&ID no muestran información específica como
materiales de construcción, diseños físicos, grosores
de paredes de tuberías y conexiones de cableado.

Utiliza un esquema de etiquetado completamente
desarrollado en el que cada pieza del equipo de la
planta, el instrumento, el elemento de control y la
función de instrumentación tengan una etiqueta
asignada de forma única.

Tomado de: Nasby, G. (2012, October 02). Using Process Flowsheets as Communication Tools. Retrieved from https://www.aiche.org/resources/publications/cep/2012/october/using-process-
Representa equipos como tanques, intercambiadores de calor, válvulas y bombas con símbolos estandarizados.

Utiliza dibujos lineales simples para equipos más
complejos como transportadores, mezcladores,
clarificadores, etc.

Representa tuberías, conductos y canales de flujo
que transportan materiales de proceso o gases y
líquidos con líneas.

Utiliza líneas discontinuas y otros tipos de líneas
especializadas para mostrar las conexiones de
instrumentación (por ejemplo, cableado eléctrico,
tubería neumática que lleva señales de control a
válvulas, conexiones de bus de red, etc.)

Representa equipos de instrumentación, control y automatización con pequeños círculos o cajas con etiquetas

Identificación :

Tomado de: Walas, S. M. (2012). Chemical process equipment: Selection and design. Amsterdam: BH, Butterworth-Heinemann, Elsevier.

GRACIAS
POR SU
ATENCIÓN
MSc. Edgar Régulo Vega Carrasco
TEMA 01: OPERACIONES UNITARIAS
“A chain of valid reasoning can end only with the determination
of truth, and I'll stick till I get there”
Asimov, I. (1941). Reason. Astounding Science Fiction, 1st ed.

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