Unidad 1

TECNOLOGIA QUIMICAUNIDAD 1.

GENERALIDADES

LA QUÍMICA INDUSTRIAL, TAMBIÉN CONOCIDA CON EL NOMBRE DE TECNOLOGÍA QUÍMICA O INGENIERÍA

QUÍMICA.

Rama de la química que se dedica a transformar compuestos químicos básicos en otros productos químicos de gran demanda. La industria química se ocupa de la extracción y

procesamiento de las materias primas, tanto naturales como sintéticas, y de su transformación en otras sustancias con características diferentes de las que tenían originariamente. Estas

transformaciones se llevan a cabo mediante una serie de reacciones químicas muy complejas.

La domesticación del fuego fue lo que permitió a la humanidad manipular las primeras artes químicas, pero hasta el siglo XVI no se percibe una actividad productiva organizada. El aumento del nivel de vida y las demandas crecientes de la población en los países industrializados trajeron consigo nuevos requerimientos energéticos y de suministros. Hoy la química es uno de los pilares de la producción primaria de cualquier país desarrollado.

Industria química: conjunto de actividades dedicadas a la manufactura de elementos

químicos y de sus compuestos y derivados.

Empresa química: unidad económica de producción y distribución de los productos químicos.

Planta química: parte de una empresa dedicada expresamente a la producción química.

Todo proceso industrial nace en un laboratorio, donde se hacen los cálculos precisos, pero el proyecto del proceso en una planta de producción debe prever aspectos que no se consideran en un laboratorio antes de la puesta en marcha de un proceso de producción. Para ello se construyen las llamadas plantas piloto, donde se comprueba la viabilidad del proceso de fabricación y se evalúan los rendimientos y los posibles riesgos sobre un funcionamiento muy parecido al que tendría la planta definitiva.

TIPOS Y SECTORES DE LA INDUSTRIA QUÍMICA.

Es necesario un estudio detallado en un laboratorio de la viabilidad de las reacciones, estos estudios previos a la utilización de una reacción con fines industriales son esenciales y tienen como objetivo el conocimiento de las condiciones óptimas en las que se debería llevar a cabo una reacción de forma que se obtenga el máximo rendimiento posible en el menor tiempo; tras estos primeros estudios se harán ensayos en plantas o instalaciones piloto, momento en el cual habrá que enfrentarse con los problemas prácticos que se plantean en las industrias; una vez hecho todo esto, el proceso de producción se llevará a cabo en la planta industrial.

Plantas químicas básicas o de cabecera

Trabaja con materias primas naturales, para fabricar productos sencillos semielaborados (transforman las materias primas como hulla, petróleo, gas natural, fosfatos, sal o celulosa en una amplia gama de productos como amoniaco, ácidos, alquitranes, carburantes, abonos, cauchos sintéticos, explosivos, disolventes, barnices, textiles químicos y plásticos, etc.). Las materias primas que utilizan las obtienen del aire (oxígeno y nitrógeno), del agua (hidrógeno, el agua se utiliza como disolvente y reactivo), de la tierra (minerales, carbón y petróleo) o de la biosfera (madera, caucho, grasas...).

Este tipo de industrias se suelen encontrar en lugares cercanos a las fuentes de suministro. Requieren grandes inversiones financieras en la forma de capital o de infraestructuras y dos de las ramas más importantes de esta industria son la carboquímica y la industria petroquímica.

Plantas químicas intermedias.

Los productos intermedios son compuestos estables que pueden originar cada uno unos cuantos productos finales, pero que no son directamente utilizables por el consumidor. Como ejemplo de este tipo de productos se pueden citar el fenol o el cloruro de vinilo, los cuales pueden producir diversas resinas y plásticos.

Plantas de química fina. Fabrican productos intermedios pero de elevada pureza y rigurosas especificaciones de calidad. Son productos que se emplean en la fabricación de preparados farmacéuticos, reactivos de laboratorio, aditivos de alimentación, etc.

Plantas químicas transformadoras.

Son las que a partir de los productos intermedios generan nuevos productos que podrán ser utilizados en otros sectores. Estos productos tienen las características deseadas para su uso final, pero todavía no poseen la presentación adecuada para su consumo. Tienen un gran valor añadido y están sometidos a una gran fluctuación en la demanda

Plantas químicas de consumo.

Los productos de consumo son los finales, una vez envasados, con los aditivos correspondientes y la concentración adecuada para su empleo. Una misma industria puede actuar como transformadora y de consumo. Son las que a partir de los productos semielaborados provenientes de las industrias de base generan nuevos productos que saldrán al mercado o bien podrán ser utilizados en otros sectores.

Sectores de la industria química.

Minería y metalurgia. Aparecen subsectores según el metal o mineral que traten. Los más destacables son el sector siderúrgico, el del aluminio y el del cobre

Química inorgánica. Incluye la producción de ácidos, bases, óxidos, gases nobles, sales de flúor, de cloro, de bromo, de yodo, de azufre, nitrógeno, fósforo y silicio, entre otras, así como la producción de agua oxigenada y haluros no metálicos.

Química orgánica. Incluye toda la química del carbono y sus derivados. Entre sus subsectores se incluye la química farmacéutica, perfumería y cosmética.

Química agrícola industrial. Se ocupa de aumentar el aprovechamiento de los productos agrícolas, especialmente los no alimentarios. Se persigue la máxima explotación de los recursos vegetales.

LA MATRIZ PRODUCTIVA

LA MATRIZ PRODUCTIVAEl aporte fiscal de las actividades comerciales, industrial, y agropecuarias, representaban aproximadamente el 30% de la recaudación tributaria nacional.

DEBER # 1

Recurso: El archivo de Excel con el listado de las Industrias en la zona 8.

Escoger una ciudad: Guayaquil, Samborondón o Duran (Eloy Alfaro).

Escribir en máximo 8 líneas sobre el desarrollo de la ciudad y luego escoger 10 industrias y clasificarlas en cada sector y tipo de industria según lo visto.

FABRICACIÓN Y OPERACIONES UNITARIAS. La fabricación puede resumirse en el abastecimiento de materias primas, operaciones físicas de acondicionamiento de las materias primas, las reacciones químicas, las operaciones físicas de separación de los productos y el acondicionamiento y envasado de los productos.

Acondicionamiento de las materias primas y productos. Las más destacadas son:

Trituración y molienda. Reducen el tamaño de las partículas de sólidos.

Tamizado. Separa las partículas que llegan a él, deja pasar algunas a través de la malla y retiene otras.

Mezclado de sólidos y pastas. Puede realizarse mediante agitadores de paletas o agitadores de bombo.Circulación de productos. Comprende la circulación de fluidos por conducciones, el paso a través de un lecho sólido y el movimiento de las partículas sólidas en el seno de un fluido.Reactores químicos. Son recipientes donde se llevan a cabo las reacciones químicas.

Operaciones de separación de materia.

Destilación. Separe los componentes de una mezcla aprovechando su diferente volatilidad. Extracción. Es una operación basada en la disolución selectiva de uno o varios componentes de una mezcla sólida o liquida. Flotación. Es la separación de un líquido y partículas sólidas recubiertas de burbujas de aire.Centrifugación. Un campo de fuerza superior a la gravedad actúa separando fases de densidades demasiado parecidas.

Cristalización. Generalmente, en el seno de disoluciones líquidas sobresaturadas. Producción de azúcar.

Secado. Los secadores calientan el producto sin entrar en contacto con la fuente de calor o lo ponen en contacto con una corriente de aire caliente y seco. Producción de granulados.

Liofilización. El agua se elimina por sublimación. Se utiliza mucho en productos alimenticios, en algunos preparados termolábiles y, en general, en productos cuyas propiedades se alterarían mediante un secado a base de calor, ya que algunos componentes volátiles se perderían y otros se verían afectados.



Filtración. Para sólidos suspendidos en un líquido se usan filtros−prensa o de placas, rotatorios y centrífugos. Para sólidos suspendidos en un gas se utilizan filtros de mangas y electro filtros con electrodos cargados a varios miles de voltios.

Ósmosis inversa. Se separa el disolvente gracias a la aplicación de una presión superior y en sentido contrario a la presión osmótica.

Sedimentación. Por diferencia de densidad, las sustancias sólidas se depositan en el fondo.

INDUSTRIA QUIMICA Y MEDIO AMBIENTE

Emisiones a la atmósfera: La contaminación de la atmósfera por residuos o productos secundarios gaseosos, sólidos o líquidos, pueden poner en peligro la salud del hombre y la salud y bienestar de las plantas y animales.

La lluvia ácida: Causadas por el azufre de los carburantes, dado que el azufre está presente en los combustibles fósiles (petróleo, y sobre todo carbón). Al quemarse este se desprende dióxido de azufre SO2, que se mezcla con la lluvia y forma ácido sulfuroso. Si bien su acidez es muy débil la lluvia ácida pone en peligro el equilibrio ecológico de la superficie terrestre. En otros subproductos de la combustión se encuentra el anhídrido sulfuroso, que además puede oxidarse en el aire para dar anhídrido sulfúrico (otro compuesto gaseoso formado por la combinación con el oxígeno). Este último, al humedecerse con la humedad atmosférica da lugar a la formación de ácido sulfúrico que puede ser vertido a la tierra a través de la lluvia.

El ácido nítrico formado en la atmósfera a partir de óxidos de nitrógeno generados en las tormentas y desprendidas por muchas fábricas de productos químicos contribuyen también a la lluvia ácida.

El smog: es ozono a nivel del suelo formado por la reacción de los contaminantes con la luz solar.

Derivados halogenados: Los productos orgánicos halogenados tienen propiedades particulares que los hacen muy deseables para algunas aplicaciones. Cuando se liberan a la atmósfera, donde persisten, dando lugar a reacciones perjudiciales para el equilibrio atmosférico. El triclorometano, el clorotileno o el tricloruro de metilo se usan para desengrasar metales; el tetracloroetileno(CCL2=CCL2)para el lavado en seco; el p−diclorobenceno como repelente de insectos y en desodorantes; los bifenlios pliriclorados como herbicidas insecticidas, etc.

Contaminación por humos y partículas: Los humos producidos por las industrias contienen partículas sólidas en suspensión que pueden servir de núcleos de agregación para el agua y producir nieblas más persistentes que las naturales. Además reducen la visibilidad y la penetración de la radiación ultravioleta del Sol.



La capa de ozono: El contenido en dióxido de carbono de la atmósfera ha venido aumentando un 0,4% cada año como consecuencia del uso de combustibles fósiles; la destrucción de bosques tropicales. La concentración de otros gases que contribuyen al efecto invernadero, como el metano y los clorofluorocarbonos, está aumentando todavía más rápido. El efecto neto de estos incrementos podría ser un aumento global de la temperatura, estimado en 2 a 6 °C en los próximos 100 años. Un calentamiento de esta magnitud alteraría el clima en todo el mundo, afectaría a las cosechas y haría que el nivel del mar subiera significativamente. De ocurrir esto, millones de personas se verían afectadas por las inundaciones.


Contaminación del suelo y agua: Algunos desechos industriales, incluidos los metales pesados, se incorporan en los sistemas de drenaje de aguas de desecho, y así llega hasta el ciclo del agua con la descarga de desechos en estado líquido. El Programa Mundial de Evaluación de Recursos Hídricos calcula que en los países en vías de desarrollo, el 70 por ciento de los desechos industriales se descargan sin recibir tratamiento alguno en el agua y allí contaminan el suministro de agua apta para el uso; y con esto el suelo.

CONTAMINACIÓN EN ECUADOR CASO CHEVRON: Entre 1972 y 1992 la empresa extrajo 1.5 mil millones de barriles de petróleo de Ecuador; durante el proceso intencionadamente vertió 19 mil millones galones de residuos en la región y derramó 17 millones de galones de petróleo.

DAÑOS A LA SALUD: Tasas de cáncer en zonas afectadas por contaminación, tasas de aborto espontáneo en zonas afectadas por contaminación, tasas de leucemia Infantil en zonas afectadas por contaminación.

Contaminación del agua: El agua de la zona está contaminada por toxinas relacionadas a la industria petrolera. El agua no puede ser utilizada por los pobladores.

Perdida de los Pueblos Originarios: La pérdida de tierra sufrida por comunidades indígenas a través de la contaminación y desplazamiento amenaza sus estilos de vidas y capacidad de reproducción cultural y social.

RESIDUOS Vidrio = 1,87%

Metales = 2,01%

Otros = 4,48 %

Plásticos = 6,09 %

Papeles y Cartones = 15,33 %

Materiales Orgánicos = 67,64 %

LA MATERIA ORGANICA, PAPELES Y CARTONES SON BIODEGRADABLES!!!!!

Los residuos que no son biodegradables son EL PROBLEMA!!!

Cáscara de naranja = 2 años

Papel de revista = 5 años

Bolsa Plástica Fina = 10 -20 años

Bolsa de Plástico gruesa= 20 50 años

Lata de Al = 80 -100 años

Botella de Vidrio = 1.000.000 años

Botella de Plástico = ilimitado

NOTA: el plástico al ser quemado produce gases tóxicos: (CO2, CNH, ClH, SO2, fosgeno (COCl2), benceno, fenol, fosfina, etc)

TRATAMIENTOS DE LOS RESIDUOSRelleno Sanitario o Vertedero.

Incineración: Es la quema de residuos combustibles en hornos o cámaras refractarias especiales, que permiten controlar la emisión de partículas y gases contaminantes.

Compostaje: Consiste en un tratamiento de fermentación que sufren los residuos orgánicos para obtener un abono denominado compost.

Reciclaje:

Reduce la cantidad de residuos en tus actividades.

Reutiliza los materiales que pueden ser reutilizados.

Recicla llevando lo recuperado a los contenedores o centros de reciclado.

TRATAMIENTO DE RESIDUOS INDUSTRIALES

1.- PLANTA DE TRATAMIENTO FÍSICO-QUÍMICO (PFQ): En esta planta se almacenan y se efectúan los procesos de neutralización, oxidación-reducción y precipitación de 6 tipos de residuos:•Sales Metálicas•Residuos Ácidos•Residuos Crómicos•Residuos Nítricos•Residuos Básicos•Residuos Cianurados La deshidratación se consigue presurizando las membranas que fuerzan el escurrido del líquido separándose dos fases:

A.Una sólida (tortas) que son enviadas al depósito de seguridad.

B.Un efluente líquido que se tratara posteriormente en el evapo-oxidador.

2.- PLANTA DE EVAPO-OXIDACIÓN (EVOX):

Mediante un proceso de evaporación se produce la concentración con un alto contenido salino, con el objetivo principal de reducir el volumen del residuo.

El producto concentrado precipitado será estabilizado en la planta de estabilización, y posteriormente depositado en el depósito de seguridad, y el producto evaporado en el proceso será agua completamente limpia que posteriormente irá a la atmósfera en forma de vapor.

En el proceso se pueden emitir sustancias volátiles a la atmósfera, por lo que los vapores son depurados mediante un proceso de termo-oxidación, en el cual por el efecto oxidante del reactivo utilizado, se conseguirá la depuración completa.

Todo el proceso de depuración oxidativa de los vapores, se realiza a una temperatura controlada, y usando como oxidante el gas de combustión generado por el combustible.


3.- PLANTA DE PILAS Y FLUORESCENTES (PPF):

En esta planta se produce el proceso de reciclado de las pilas y de los fluorescentes.

Todo aquel material que se puede valorizar es tratado por un gestor exterior.

4.- NAVE DE TRANSFERENCIA (NT):

En esta nave, se almacenan provisionalmente los residuos que:

•Esperan ser tratados.

•No pueden ser tratados en el centro.

•Se reacondicionan para el envío a un gestor de residuos autorizado.


5.-PLANTA DE ESTABILIZACIÓN DE RESIDUOS (PE):

En esta planta se produce la estabilización, un proceso por el cual se agregan aditivos para reducir la naturaleza peligrosa de los residuos, o para minimizar la velocidad de migración de un contaminante en el ambiente o para reducir su nivel de toxicidad.

Con este proceso se:

- Mejora la manipulación y las características físicas de los residuos.

- Limita la solubilidad de cualquiera de los contaminantes presentes.

- Elimina o reduce la toxicidad de los contaminantes.

- Mejora las características físicas y de manejo de los residuos.


6.-DEPÓSITO DE SEGURIDAD (DS): El depósito de seguridad está compuesto por diversas celdas, que se van construyendo a medida que va avanzando la explotación.

Cada celda consta de 8 capas de sellado en este orden una de polietileno de alta densidad de 1 mm, dos de bentonita, otras dos de polietileno de alta densidad de 2 mm, una de membrana textil antipunzamiento, dos de cada lado de hormigón armado en la base.

Los residuos son depositados de manera controlada y compactados, para maximizar la explotación del vertedero. Una vez que la celda está llena, se sella la cubierta con 4 capas geosintéticas (por orden de colocación):•Geotextil antipunzamiento•Manta de bentonita•Geomembrana de polietileno de alta densidad (1 mm)•Geocompuesto de drenaje Finalmente se cubre con tierra vegetal de la zona para la restauración paisajística de la zona.


SIGNIFICADO.

PQF: Planta de tratamiento físico-químico; los residuos van a 6 tanques donde se evaporan el liquido va a EVOX y el solido o torta a PE. EVOX: Evaporizador oxidadorPE: Planta estabilizadoraPPF: Planta de pilas y fluorescentesNT: Nave de transferenciaDSS: Deposito de seguridad


ALMACENAJE DE MATERIALES.

Sólidos. Pueden almacenarse a la intemperie si no resultan alterados. Si los sólidos no resisten a la acción atmosférica, se almacenan en silos.Líquidos. Se almacenan en tanques cilíndricos de poca altura. Gases. Los gases fácilmente licuables se almacenan como líquidos, a temperatura ambiente y a presión, en tanques esféricos. Si son difíciles de licuar, es mejor almacenarlos a baja temperatura que a elevada presión.

VER NORMA INEN 2288 Y 2266.

TALLER 1.

ASME es el acrónimo de American Society of Mechanical Engineers (Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos). Es una asociación de profesionales, que ha generado un código de diseño, construcción, inspección y pruebas para equipos, entre otros, calderas. Este código tiene aceptación mundial y es usado en todo el mundo.ASMI es el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI, por sus siglas en inglés: American National Standards Institute) es una organización sin fines de lucro que supervisa el desarrollo de estándares para productos, servicios, procesos y sistemas en los Estados Unidos. ANSI es miembro de la Organización Internacional para la Estandarización (ISO)ISO 9000 Y ISO 10013

SIMBOLOGIA ASME

EJEMPLO SIMPLE DE ELABORACIÓN DE MADERA TORNEADA

EL TORNO Los tornos empleados en la industria mecánica, también se utilizan tornos para trabajar la madera, la ornamentación con mármol o granito.

El nombre de "torno" se aplica también a otras máquinas rotatorias como por ejemplo el torno de alfarero o el torno dental. Estas máquinas tienen una aplicación y un principio de funcionamiento totalmente diferentes de las de los tornos descritos en este artículo.

Esquemas abreviados y diagramas de flujos

Existen de dos tipos: Operacionales esquemáticos y constructivos. Ambos tipos han sido normalizados.

Los esquemas o diagramas tipos ISO permiten diagramar los procesos de manejo de personal, manufactura, y servicios.

DIAGRAMA DE FLUJO ESQUEMATICO.

Produce el curso del proceso en forma abstracta. Ofrece al conocedor entrenado en la lectura de tales representaciones una panorámica rápida y clara del curso del proceso químico.

NORMATIVA: Nombres de los productos de partida y finales dentro de rectángulos. Aparatos y procesos de fabricación se representan por números sucesivos incluidos en cuadrados. Energías como letras en el interior de círculos. Líneas gruesas para el proceso principal. Líneas finas para los procesos secundarios. Línea continua los traspasos de energía . El significado de los números y las letras se expresa en el margen inferior del dibujo. Mediante signos especiales al lado de las líneas o sobre ellas se indica si el producto es sólido (puntos), líquido (línea ondulada) o gaseoso (dos paralelas delgadas). indicándose el vapor por un trazo corto y grueso.

DIAGRAMA DE FLUJO ESQUEMATICO.

El estudio de un diagrama de flujo esquemático se facilitar componiendo el dibujo en tres partes: la parte superior presenta las sustancias de partida y, algo más arriba, pero en la misma parte, las energías utilizadas. En la parte media se representa el curso de la producción. En la parte inferior aparecen los productos finales (principales y secundarios) y algo más abajo las energías desprendidas.

El diagrama de flujo esquemático reproduce el curso del proceso en forma abstracta. Incluye los nombres de los productos de partida y finales escritos dentro de rectángulos, los aparatos y procesos de fabricación se representan por números sucesivos incluidos en cuadrados y las energías como letras en el interior del círculo.

DIAGRAMA DE FLUJO CONSTRUCTIVO

El diagrama de flujo constructivo es quizá más complejo pero más instructivo. Utiliza esquemas que representan aparatos y máquinas con simbolismo gráfico. Las energías aportadas y obtenidas solamente se incluyen en casos excepcionales.

El diagrama de flujo constructivo es legible y comprensible para los no químicos.

La secuencia en que se realizan los pasos del proceso. El tipo de operación mediante un símbolo. Operación. Transporte. Inspección Demora Almacenamiento. El tiempo neto en que se realiza la operación. El tiempo total empleado para realizar las operaciones. Las demoras incurridas (por diferencia entre los dos tiempos anteriores).

Iniciación en: definir el momento preciso en que comience el proceso.

Terminación en: definir el momento preciso en que finaliza el proceso.

DIAGRAMA DE FLUJO CONSTRUCTIVO

DIAGRAMA CONSTRUCTIVO: EQUIPOS

EJEMPLOS DE EQUIPOS USADOS EN LA SIMBOLOGIA ASME PARA ESQUEMA CONSTRUCTIVO

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