Ingeniería de Procesos químicos : un acercamiento

Abstract

La ingeniería de procesos, también llamada “ciencia de la ingeniería de los sistemas y de los objetos complejos”, puede considerarse una generalización de los métodos de la ingeniería química en la cual el marco de los procesos a diseñar, analizar y operar son los de la industria química y para-química. En el texto se presentan los fundamentos de la ingeniería de procesos, de manera sencilla y concatenada, facilitando la integración de conocimientos previamente adquiridos y su aplicación en el las etapas iniciales de la concepción, diseño, puesta en marcha y operación de plantas químicas. Cada capítulo está organizado de la manera más conveniente en vista a una rápida y segura apropiación de los conceptos, métodos y técnicas propios al tema. Es importante anotar que parte del material tratado es el resultado de una cuidadosa y exhaustiva revisión de la literatura científica, re-interpretada y organizada según el criterio del autor. Igualmente se hacen aportes particulares provenientes de la experiencia investigativa, tanto de grupo como personal. El texto consta de dos partes, y contiene un total de nueve (9) capítulos y cuatro (4) anexos: La Parte I, correspondiente a los capítulos 2 y 3, presenta el proceso industrial como un “sistema físico abierto” : El capítulo 2 trata sobre insumos y productos de una planta química al igual que del equipamiento y su aplicación, tratando de contextualizar para el caso colombiano. El capítulo 3 presenta algunas consideraciones relacionadas, de manera general, con los pasos a seguir en el “diseño preliminar” de procesos químicos. Se describen, a título de ejemplo, cada uno de estos pasos aplicados al caso de una planta piloto de carbón activado, la cual fue desarrollada por el Grupo de Carboquímica de la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia en colaboración con el Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo (CIID, Canadá), y la cual originó una patente. La Parte II contiene seis capítulos, en ellos se hace abstracción del sistema físico y se enfoca, en la medida de lo posible, hacia la representación, tratamiento y análisis matemático del mismo : El capítulo 4 hace una clasificación y revisión de algunos modelos fisicoquímicos – de “ fenómenos de transporte”, de “balances de población” y empíricos - , además se dan recomendaciones para su planteamiento. Se presentan, en anexo, dos (2) modelos de reactores carbo-químicos en cuyo planteamiento participó el autor. El capítulo 5 busca resolver inquietudes referentes a la estructuración y búsqueda de alternativas de un proceso químico concreto. El tema es muy amplio y sobrepasa en mucho los alcances del pregrado, por ello solo se hace un acercamiento a lo que ello significa, dando las herramientas básicas necesarias para su correcta comprensión y posterior profundización, si se desea. El capítulo 6, partiendo de una estructura dada para un proceso, se introducen algunos métodos de tipo matricial que sirven de directrices para organizar la realización de balances de materia y energía en sistemas complejos. En el capítulo 7 se explican algunos de los métodos de optimización de uso corriente en el procesamiento químico. Las aplicaciones se hacen sobre partes de un proceso, y no sobre el proceso completo, ya que el manejo de pocas variables permite centrar la atención en el argumento matemático que se busca explicar. Una presentación sobre el interés de la simulación computarizada, las herramientas existentes y la manera de usar algunas de ellas como el ChemCad y el Hysim se hace en el capítulo 8. Se presenta una comparación entre tres (3) simuladores a través de un ejemplo desarrollado por el autor con la ayuda de sus auxiliares de docencia. Finalmente en el capítulo 9se muestra la necesidad de tener siempre presente, ya sea para el diseño o para la operación de un proceso, la incertidumbre ligada al cambio de escala de procesos dinámicos, térmicos y químicos y al comportamiento aleatorio de poblaciones (gotas, cristales, burbujas, tiempos de residencia, ...). En los anexos se presenta documentación relacionada con seguridad en plantas de proceso y diseño de sistemas de control industriales, además de dos (2) modelos detallados de gasificación de carbón. (Texto tomado de la fuente)