3.- Reglas heuristicas

5/11/2018 3.- Reglas heuristicas

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PERSPECTIVASY REPERCUSIONESA NIVELNACIONAL


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tnsututo Mexicano de tnqerueros Ourrmcos. A.C

b) Procurer mantener un bajo consumoenerqetico ..

c) Procurar operar a bajas presiones(cercanas a la atrnoslerica).d) Optimizacion del usa de energia y delproceso desde su diseno.,e ) Selecc~onar procesos limoios de serposible. perc en caso de no ser asi elcroceso debe ser diseflado call lodessus plantas de tratarruento de eflu,en-

les y emisiones para evitar contami-nacion, Consrderar esto como unaparte del proceso y no usar un parchepara tratar de tapar ineficiencias.

f) Utilizar catalizadores mas selectivos.g) Extremar los cuidaoos y norrnas parala sepundad de Ia ptanta. de qureneslaboran en eua y de la comunidad.h) Buscar la maxima productividad

caudad y excelencia en todo punto dela secuencia de! proceso productive.asf como el trabajo aorninistrativo.

i) En muchos casas el ingenieroquirruco bene que inventarse valoresde variables desconocidas que debefijar parael diseno de procesos, paraella debe proceder con cuidado yhacienda casa a su experiencia y alas reg las heuristicas reportadas en laliteratu ra.

Ncvrernbre-Diciernbre de 1993

Hecordar que la pear decision es laque no se lama,

REFlEXION HEURISTICA FINAL:U Mas sabe el diablo par viejo quepar diablo "

BIBLIOGAAFIA

Ludwig. Ernest E.Applied Process Design for Chemical andPetrochemical Plants vol. IMalidanado. JorgeConstruccion de reactares mterrmtentes.Gritenos varies a considerar. Tesis l.ic, LO. - T,Q. UNAM 1980Baasel William "Pre!imary ChemicalEngineering Plant Design"Elseve~, New York 0 ( 1976)Walas W. StanleyRules Of Thumb.Selecting And Desiqrnno EquipmentChem. Enq/March. 16, Pags. 75-81; 1987Baasel William"Preliminary Chemical Engineering Plant Design"Eisver, New York \ 1970)

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instituto Mexicano de I ngenrems Quimicos . A.C. Ana XXXIV Vol '3

DII!ECTIVA NACIONAlPrHia.nt.Ing. Cesor Ponce McnruyVIC9p(flsi~t.Ing. Hector ISlaSJuorezSecr.tarioInQ. BrOuiiOVillogomez AriosPrOWCfetarioIng. Cones Pani EspinosaTSSOf.ro

l ing. Pablo Borroeta GonzalezProiesoferoIng'.Silvio O. tovone NietoDirector NcclOnaiIng. Arluro Rosoles GonzalezIng. Francisco Medina G6mezIng Armando Arenas BrionesIng. Rogelio Aloni5 D6volaIng. Jaime roroi Garibaylng. o,."co Martinez saenzIng. :cgo:r Peno Gcl8vorO11'10.AnQaliCa Heredia SOlCedoIng. Raul MilloresNeyraIng. Oscar Frias l6pezino Hector Ochoa tooezExpr.sldent. Nacional11iQ. RrcardoTrujillocooreroDlrecto,.. y SubdJrector. I?~lno. Jose tus Gordillo MenaozaIng.Alvaro Arzamendi DavilaIng.5argloMOJn4veVel6zquezIng RicardONovarro Vel6zquezIng. MOflo V6zouez Vollelno. Luis Humberto Rosado BaezaOr.Manuel sanChez RubiO!ng. Rene Dorio PeraltaIng. Javier Torre Aiberrosl11g. LeopOldO MarchiGordoIng. Juan Ramon Hem6noez MejiaIng. J.;on Canas Femondez oe loraCOMIlE DE PUBUCACIONESD/rfICtorIng.Roberto Del R io SotoSubd/rfICiotOr.Mon"el soncnez Rubiocoum D E REv-ISlADirectorIng. Juan Mauricio MomparSubd/ffICtof G6n.ra/Dr.Manuel sanchez RubioSubd/rectord.ilffdacci6rtIng. Roberto Orti:z POlmoSubdlffIClo, de !!..unto. E~1QftIng. Rooerro Duron soocr-ezCoordlnoci6n dflia I?evtPaSf . Rafael Mendel RomeroCamejo fcmorldIng. Alberto Urbino del Razolno. ErneSTO Verduoo OrozcoIng. JesusAviia GalinzOQolng. Armanao Rugorcia TorresIng . AlejonCJrO Anaya DurandIng. Morcelino G6mez VelascoIng. Ale)Ondro Villalobos HiriartIng. FranCISCO Medina G6maz11'10.Froncsco Mandra06n MejiaDr. Miguel A. Leyva Nuncio .

Revista del Instituto Mexicanodelngenieros Ouirnlcos, A.C.Noviembre-Diciembre de , 993 Ano XXXIV Vol. 3

2 EditorialIng. Juan Mauricio Mompar3 Carta. 81Editor.4 NOTIMIQ

Dr. Miguel A. Leyva7 Economia y Flnanus.Ing. Vladimir Est/viIIIng. Enrique Parejal' TECNOQUIMICAEstudio de 18Degradacion de Propledades Fisicas. Ouimicas

y Catalftlcas de Catalizadores de Aeformacl6n de NaHas porEfecto de RegeneracionIng. Perst Schacht HernandezIng. Ma. del Carmen Cabrera ReyesIng. Ma. de Lourdes Ramirez deLaraIng. Rene Zarate Ramos

17 REPORTAJE ESPECIAL

33 DESARROLLO INDUSTRIAL Y COMERCIALPerspectivas del TLC y sus Repercuslones a Nivel NacionalIng. Pedro Javier Noyala de Garagorri

39 CAUDAD TOTALAspectos relevantes sabre los 10puntos basicos paraImplantacl6n del cone-epto de Calldad Total.CibaGeigy

44 EDUCACiONLos Estudlantes de Ingenieria Cufmica en Mexico; 93Ing. Antonio Valiente Barderas, 48 REFINACION DEL PETROLEO

Calcule de Propledadea Flslco-Qufmlcas delCombustible Diesel.Ing. Jorge Ancheyta JuarezIng. Gerardo Betancourt RiveraIng. Abel Moreno Tovar55 De.Wado.Comiie Iecnico Permanente de Refinaci6n del Petr6/eo

~~._~~.~~ AC ~.~.~ No ~y.~ "ID ~~'*.c-. ~ ~ r ~~ Ia> .. ~ . ~~ ~ Ie 00I00~ a.-=-j~ ~ .11""~ iJ[Ir iI~ dll S--,.,_. uw.""'_ ~__ .,.....,.. '*'. --.- ~ l1i aJb 'Ip--., _~_,.....y~_~ ~.~. _~ "",_.w.u..~ ~~-tI~WID~"~QllrMV1lllIafIroP l""~*~a.--, ~aI~ 'r0d~~_M"-a.~1~.~.I~IOiII.~o-.o "_"'I1dMQIDC' 1._'"" ~1J~,fa1olf4,.'7 II;., ~ .. ~ I~ 1mO'. . .lIt'I~vE"" . A_C.~OW~NI:I.l&J.A..c.:-.,.._~~~_~~OIVtCIIooIIb:D:IO"l.YI"~""


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Ant) XXXIV vcr. 3 rnsntuto Mel


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Ina:titukIMeJdcanO de Ill51eni&ros Quimicos. A.C. Mio XXX IV voi. 3

7) Para 81 disefio de plates de torres, 58debe conocer el numerode etapas reales ypara eUo sa requiere estimar una eficiencia,Is cual puede asumirse de SOOkpara estefin.

12) Para esfirnar la altura de la torre Cont,ines de costas, 58 puede usar 2 ft entreplato y plato y agregar 4 tt an el damo, y 6 ft.. en el fondo.

8) Si los sistemas son ideales bieom-pcrentss, una buena aproximaci6n para.sacar 8 1 numero deetapas te6ricas, es elmetodo de McCabe- Thiele.

13) Si el diametro es mayor a 4 f t en unatorre de ptatos, 8 1 coeficiente dedistribuci6n es bajo y la volatilidad retanvatiende a 1t S8 puede probar el servicio conuna torrs empacada, pues son manoscostosas que las de plates.9) Para Ia efiiciencia rI~1 nl~to. sa ouede

tomar ai' valor de Iaefidenda global(EO), de no co-nocer este dato S8puede tamar ell va-lor menor entre laseficiencias de Mur-phreefEM) y lapuntual (EOG).

Velocidad vapor = (2-3) ttls destila-ci6n atmosterica a a presiones mode-radas con una cafda de presion porplato de 0.5 in H20.

b) Velocidad de vapor = {6-8) ftls paradestilaci6n al vacio con caida oepresi6n de 1_0in H20.

10) EI nurnero6ptimo de platoste6ricos esta ceradel valor minima, elcual puede caicu-larse con la ecua-ci6n de Fenske-Underwood.log ( (x/(1-X) ) I ,((x/(1-X) ) I log (al'fa)11) Para saleccio-nar la velocidadsuperticial del va-por en Iia columna,se utilizan, correla-ciones bien conoci-das, pero sa pue-den usar las si-guientes raglas:a)

;>Ioviembre.Dici~mbra de 1993

L a operaci6n unitaria que representa en terminosgenerales los menores costos para te seoerscion demeta/as liquidos es fa destilaci6n ."

A=K*(VIL), donde K esequilibria lfquido vapor.

14) Por razonesde aocesibHidadel espacio entreplatos debe serentre 20-24 in.15) Un factor deseguridad de 10%sabre ei numerade plates calcu-lados, es razona-ble,16) Existen ecua-ciones para cal-eular el retlujo rni-nirno en una terrede estilacion, pa-ra la C U e d unodebe remitirse ala literatu ra co-rrespondiente.1'7) EI nurnerooptlrno del factorde absorci6n enuna torre de ao-sorci6n esta entreel rango de 1.25-2.0 donde e,1 fac-tor de absorcionA. es igual a larelacionla constants de

18) La caida de presion razonable por platoes del orden de 3~de agua 6 0.1 psi.19) La e1iciencia de platos para destitaci6nde hidrocarburos ligeros y soluciones acuo-sas es del orden de 60 a 90 % Y paraabsorcion y agotamiento entre 10 Y 20%.

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Ai'/) X X XIV '101 3

20) Empaques at azar 0 estrucrurado sonus ados especial mente para tor res conmenos de 3 ft de diarnetro y cuando serequiere una baja caida de presion.21) Para flujos de gases de 500 fP parminuto se pueden usar empa-ques entre 11/4 a' 1!2H Para flUIDS menores, 58 usanemoaques que van de 1 /4 a 1" de rnarnetronominal221 La razon entre el diarnetro de la torre yE?Ioiarnetro del empaque debe ser rnenor a1 5 y mayor a 1 0_23} Las torres empacadas deben operarcerea del 70"';" de' valor de 13vetocioad uemundac.on.

24) E~ IIrr.ne de 13 altura d'e una terre debeser 1~5 ft . aproxrmadarnente. porque amayor anura se tienen problemas deestabrhdao Otro criteno es que la relacionL < ' D debe ser menor 0 Iguai a 30.25} 5i no puede partirse la terre serequerrran crmentaciones espectalescuando una torrs es muy alta,26) Un distribuidor de Ifquldos en torresernpacadas debe estar entre 5 a 10ft deterre. oero en algunos casos puececoiocars hasta cada '20 It.27) Los aqujeros y platos pertorados sonde 025 a 0.5" de diarnetro. siendo el areade los aqujeros el 10% del area de seccionactiva.28) Los prates de valvula tienen agujerosde 1.5" de ciarnetro con un promedio de 12a 14 valvulas por pie cuadrado de seccionacnva.29) La longitud del vertedero de salida deliqutdcs en una torre de pialos es enaeneral de! 75% del diarnetro de la terre y~I flujo de liquldo maximo que se derramaes de 8 gpm/in.30) Otro criterio para definir el diarnetro dejempaque es que sea aproximadamente unDecima del diarnetro de la torre.31) Las baiantes inclinadas se usan si sedesea tener mayor area acuva, adernas de

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!nstltuto MexlccHlo de Inae-nJeros OUmiCos. A.C '

que proporciona el volumen suficiente parasepara:r el liquido y el vapor sin desper-

,._dlciar area.32) las bajantes en general se conslruyendel mismo matenal 'Y espesor usados paralos plates.33) Se recorruenda fijar el daro a una alturade 1/2" 0 mas abajo de la altura defvertedero can el fin de asegurar el sellohidrautico.34) Si !a altura del liquido rebasa 1 0recomendado, S8 debe aumentar el ctaro.35) Si se tiene un servicio muy sucio y sedesea usar cnarolas de retencion. entoncesel ciaro de ta oaiante debe ser de 2"mlnlmo ..~6} -Cuando S8 utiuzan charolas de seuosse recorruenoa .a) Que el ialdon de ~a bajante se

extrenda 1" 0 2"' por debajo del nlveldel piato. para asegurar el sellohioraulico.

b) EI area del claro que cruzael liqurdoen su trayectona ascendente hacia elplato cebera ser mayor a igual que e~area del ciaro baio ta bajante paraevitar restnccrones al flujo de liquido.

c) Deberan colocarse agujeros de dreneen la parte Interior de las charolas deretencion.

d) La profundidad normal de lascharolas es de 4", pero para Ilujosaltos se emplean profundidades hast ade 6". perc se debe curnpkr con quela profundidad no sea mayor al 25%del espacio entre piatos.

37} La hajante del plato de tondos 0 de unplato donde existe un cambia de nurnerosde pasos. debera mantener un sello deliquido que irnpida que el vapor penetre alplato anterior (para 10 cual se usan lascharolas de selio).a) EI clare de la bajante torrnado par la

bajante y el piso de la charola debediseriarse de modo tal que S8 tenga

Novlernbre -Diciernbra de 1993


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Institute Mexicaro de Ingeniems Ouirmcos. A C Ano XXXIV VoL 3

una minima rastriccion 0 3 . 1 fluio delliquido y una baja caida de presion.38) Se sugiere el usa de mamparasantisatto en bajantes centrales 0intermedias para evitar saltos de Iiquidoscuando la dimension de estos sabreelvertedero. sean rnayores al 60% de laanchura de la bajante,39) Los registros de hombre se colocan engeneral cada 10 a 20 plates ..40) Se recomienda colocarse las canalesde soporte paralelas at Ilujo de iiquido encolumnas menores a 12 ft de diarnetro.41) EI aro, las canales y las vigas deso porte dei ptato, deben ocupar comomaximo el 25% del area transversal de laterre. estando sus varores usuales entre 10a25%.42) A mayor altura de vertedero de salidasdel liquido, mayor altura del liquido en elplato, mayor burbureo y t iempo de contacro,pot 10 tanto mayor eficiencia de plato peromayor arrastre y caida de presion a travesdel mismo.a} Para servicios a presion se reco-mienda una altura de 2".b) Para servicios al vacio 5e rscomiendauna altura de 1".c) La altura minima recomendada es de

1/2".43} La longitud del vertedero debediseriarse para mantener una c.resta deHquido de 0.25' a 0.5" como minimo paralograr una buena distribucion del misrno.44) Si el flu]o del liquido es pequeno serecomienda usar vensceros dentados 0con ranuras 0 cuadros.45) Para servicios donde la separaci6n de!liquido y vapores difid! a altas presicnss 0si se desea aumentar 81 a rea activa, serecomienda usar bajantes inclinadascuando las torres son de plates,46) Se debe tenerextremo cuidado can eldisei'lo de mezclas no ideales, en particularcuando exista ta torrnacion de azeotrope,

Noviembro-Diciembr.e de 1993

47) Si la volatilidad relativa es 1.1 0 rnenor.la extracci6n u otro metooo de separacion_ es mejor que la destilaci6n.48) La presencia de compuestos sensibtesal calor 0 can tendenda a reaccionar re-quieten un servicio al vacio.49) Compuestos corrosives requieren ma-leriaies d e construccion mas cares.50) La voiatilidad relativa puede conside-rarse constante sta} Los calores tatentes de vaporizacionde los componentes Jigeros son apro-xirnadarnente igual,es a los de lospesados.b) Si los ountos de ebullici6n de losligeros y oesaoos son cercanos.c) Si los compuestos hgeros y pesadosson quirrucarnente srrnilares.51.) Para materiales sirnilares con puntasde ebullici6n separaoos, los etectosterrnicos son importantes, la separacion essimple y ta columna es poco costosa y sepuede hacer una buena aproximacion paracaiculo con el rnetodo de McCabe-Thiele.52} Para rnezclas no ideates Ifquidas S8puede proceder de ia sigu1ente manera:a ) Hacer un diseno preliminar con la

ecuacion de Kremser para las se-eciones de rectiticacion y agota-mientc.b) Hacer un diseno rigurosQ,

53) Para primeras aoroximaciones sepuede asurnir que el companente valiosoS9 recupera entre 99 y 99.9 % lo cual semodifica si existe uri azeotrope, S a laculurnna opera a alta presion, se debenconsiderar porcentaje mas bajos.54) Cornparar las ternperaturas de fondacan las de vapor disponible. Se recomiendade 30 a 45 o f de acercamiento, reajustandola presion en caso necesario.55) Comenzar el dlseno con un tlu]o deopsracion de 1.2 veces de reflujo minima.

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56) Para estlmar el nurnero de plates!eOriGOS se Dueden utilizar los rnerodos deMcCab,e Tbiele . Ponchon-Savarit 0 la:ecuacion de Izremser.57} Si el diametro de la torrs es muygranae tentre 12 Y 15 tt). considerar unespacia-rmenro de plates de 36",58) Si el diametro de la terre es menor a18". redisenar la torrs probando conernpaques.59) Si el mate rial es corrosive, formamucna espuma 0se requiere baja caida deores-on. hacer 1 9 1 diseno can torresempacadas.

60) Para calcular la velocidad demundacion. se puede usar la correiacionde!=a!rs Y sunoner una velocidad entre 60 Y85co del vator de munoacron.61) Los diarnetros de las tortes seespecnican en incrementos de 6"

"v"~. 1~\\ - ,.\- -~ ,".... ~1

62) Si una tone de gran tarnano debepartuse, una opcion es poner la seccion deenriqueclrnientc y ta de aqotarruento entortes separadas.63) Usaf un tiempa de resistencia de 3 asmin en los fond os de las torres de plates.64) Si ia corriente de fondos es alimentadaa ouernaoores u homos, entonces elIlempo de rasrdencia debera ser del orden5 min.65) La secuencia de separacion en tortesde destilacion. esta sujeta a varias reg lasheunsticas, las cuales en un caso dadopudieran contradecirse:

Remover los rnateriales corrosivos 0peligrosos prirneroRemover primero el cornponentepredorrunante en la alimernacion .. .Hacar ta separacion mas tacil prirnero.-Entre las diferentes attarnativas posibles

de seperac.on deuna rnezcla multi-._".. componente--,.._ debera usarse. en, primer terrni rIO, el. proceso mas

barato.- Dejar las separa-clones dificiles alfinal.-Operar preterente-1l8nte a presionesstrnostericas 0 mo 0'noderadas, operaroreferenternente aalta presion que alvacio y final mente,operar a altatemperaturapreferentemente queen condicionescricgenicas.

-Preterir no intra-ducir un compo-nente ausente :enla mazda original...Se recomienda que el ffuido sucio vaya pot dentro de tubos"

21 NoviembrH .Diciembre de 1993


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tnsntuto Mex~cano de InQerHeros. UUlmicoS. I-I.\.....

perc 5i necesario mtroducirlo. recuperar!o 10mas pronto posible.

Hacer ta separacion mas eccnormcaprimero.

Hacer separaciones 50/50 siempreque se posible.

u . Transf'erencia de Calor yCamb;adores de Calor') E i area maxima en equipos de tuba ycoraza para un disefio prelirninar debe serde 5000 fF. usandose un tren decamoracores de calor 51 S8 sobrepasadrcno valor.

2) Para prediseno usa,globales de transterenciarecomendados como tipicos.

cosuc ientesde calor

3) En calculos aoroxirnados se pueoeinvolucrar un factor a e prediseno de! 25%.4) No usar menos de 15 of deacercarniento porque se disenen equiposmuy grandes5) Tomar el tlujo a contracorriente real enun equipo de tubo y coraza como base decornparacion.6) EI lado de los tubas as para el fluido mascorrosive, alta presion. sucio, incrustante 0caliente.7) EI lado de la coraza es preferentementeusado para tluidos mas VISCOSOS a paracondensacos.8} Los tubas mas camunes en el disenoson los de 3/4" de 0.0., el arreglo masusado es el triangular de 1". la longitud mascornun es de 16 tt.9) Los intercambiadares de doole tuba sonusados para servicios que rnanejan fluios

que requieren de 100 a 200 f1 2 de areacomo maximo.10) $uponer Que ej aguade enfriamientaesta disponible a 90 of en un dia caluraso y.9ue regresa a la terre a 115 QF comomaximo11) EI rninirno acercarniento de lempe-raturas es de 20 O F . para entriarnientosnormales y es de 10 of 6 menos conretriqerantes 6 materiales muy iimpios.12) Para entriaoores con aire se debe usarun acercamienta de 40 cF, basado en laentrada de temperatura alta del Iluido aentnar.13) Asumir que el aire est a a 100 of 'endias calurosos para asequrar que el areacajculada sea la acecuada.

1.4) Asurrur 20 ho de cotencia oo r cada1000 f t2 de area para ei despiazarruento del: . . . . e I r e . Asurnir una U :;: 70 BTU/hr ..ft2 of paracalculos aproximados.15) Para condensadores en torres dedestilacion, de ser posible ta condensaciondebe ser total.16) Para el diseno de condensador demezdas, se debe considerar lOS puntos deburbuja y rocio de la mezcla para estimar ladiferencia a temperatura adecuada.

17) Para condensadores parciales, debeasegurarse que la cantidad de reflujo en laterre es la adecuada.

18) Para condesadores-enfriadores:

a) Utilizar los mismas acercarnientosque para entriadores con agua

b ) Basar la media logaritmica de tem-peratura en las entradas y salidas SIel calor latente es pequenocomparado con e~ sensible. si es elcasa contra rio basar la medialoqantrruca de temperatura en lospuntas de burbuja y rocio.

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':'i>o XXXIV '.fa I , :3 lnstrtuto Me)(lcano de lncerueros Ouimicos .. A. C,

" EI flux promedio en calentadores a,fuego directo esta entre 8,000 y 10,000BTUlhr ft2'19- La masa veloeidad de liquidos dentrode tubas es de 500,000 a 900.000 Ib/hr t1".Par lado envoltente son 40% a 60%menores,

Rehervldores1) Para un clseno prelirninar, usar engeneral un flux = '2,000 BTU/hr ft 2 parafluidos orqanicos y de 30,000 BTU/hr ft2para soluciones acuosas,

2) Para prevenir una pelicula quedisminuya la sficiencia del equipo, elgradiente de temperatura debe ser de 45 ofy el coeficiente de transferencia de calorglobal de 250 BTU/hr ft 2 of.

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Carnbiadores de Calor1) Cuando son a cornracorriente tornar unacercamiento de 30 of entre la entrada dela corriente caliente y salida de la fria, si elcambiador es rnuitipasos el valor 6ptimo deacercarnienro depende de las capacidadestermicas de las corrientes y del nurnero depasos del equipo. EI valor nurumo tipico esde 10 oF.2) Si el factor de correcd6n de la LMTD esmenor que 0.8, entonces rediseriar elequipo para obtener un factor mayor.3) Para un buen disefio se debe recuperararriba del 75'% del caloroispornble en uncarntnador de calor llqurdo-liquido y arribadel 50% para uno gas-Q'as 0 gas-liquido.Hacer 'una optirnizacion del usa de energiamediante tecnologias de ahorro de larrusrna. es mejor que aphcar el cmerioanterior,

Dlsefio Estandarizado

1) Usar 0.75" de diarnetro extemo en tubospara rnateriales limpios, 1" de diametroexterno para fluidos en general y de 1.5" dediarnetro externo para fluid as muy sucios.

.2) La longitud minima de los tubas es engeneral de 8 ft. Las lonquitudes npicasvarian entre 16 y 20 it.3} EI arreglo triangular de Jos tubas davalores de diarnetro de coraza maspequsnos para una area requerida.4) EI arreglo cuadrado para los tubos esmas faci! de lirnpiar.5) Asumir una caida de presion de 5psi porel lado de los tubes y coraza para unaprirnera estimaci6n.Hornos1) Tomar como veloc:idad del liquido novaporizado un valor entre 5 y 6 ftlseg.2) Suponer un 85% de eficiencia basada enel calor neto que se debe suministrar.

Noviembre -Oiciemore de 1993


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Insututo Me)(lcano de In(JSrmHOSOUmICOS,A,C. Afio XXX1V \/01. J

3) EI flux es de 12.000 BTUhr tt < parradiacion y de 4,000 por convenci6n.IU.Transportadores de ParticulasS6lidas1) Los transportadores de helice sonadecuados para transportar aoras.vos 0sondes con torma de barras. La inclmaciones de 20" aprox. y el tamana se lirruta adistancias de 150 ft .Un transportador de 12" de diametro puedernanejar de 1.000 a 3.000 H3/hr . a vetoer-dades de 40 a 160 rpm,2) Los transportadoresde bandas son paraaltas capacidades y fargas distancias (unamilia terrestre 0 mas), la mclinac.on es de300 maxrmo.Un Gir.tur6n de 24" de ancno oueceacarrear 3.000 fFlhr. a 100 tt/rrun, avelocrcaoes rnaycres de 600 i'tJmm. elconsumo potencia es aun relativamenteba]o.3) Los elevadores de caja son usados parae! transporte vertical de material P-OroXI-madamente can una caia de 20 In;> decaoacrdad se pueoe transporter 1,000 tt3/hr_a una velocidad de 100ttlmm.4) los transportadores DRAG-TYPE sonusacos para distancias cortes y sontctalrnenre cerrados. las unidades rniden de3 a 19 m", transoortan matenal a '/910-cidaces entre 30 y 250 ftlmin y ta potsnciarequenda es alta.5) Los transportes neurnaticos son paracorta distancia (400 tt. aprox.) yaltacapacioad.Las velocidades de aire son entre 35 y 120ftlseg y se usa vacio 0 baja ores-on en elservicio. Se transfiereentre 1 a 7 fP/fP desolido. segull ei flujo de arre y el tipo desolido.IV. Trituracion y Molienda1) Los sistemas cerrados de molienda usan

. clasiticadores de tarnanos externos conosse recircula el material de tarnano mayor alespeciiico.

NovLemore-Dicismbre de 1993

" La eficiencia en cslentsdores a fuegooirecto es del orden de 85% ., 2) Los trituradores de rodillos se fabricantisos y can dientes.Uno dentado puede aceotar terranes de '4'"de diarnetro srendo el ronillo de 24".La velocidad es de 50 a 900 rpm3) Los trituradores de quijada manejanpedazos de sondes que van desde algunospies hasta 4". Las veiocidades de golpe sonentre 100 y 300 qolpes/mrn.4} Los trituradores de martillo qolpean eirnatenal hasta que los peoazos pequenospasan a traves de una rnalla. Las unidadesgrandes operan a 900 rpm y las pequenasa 16,000 rpm.5) EI molino de rcdillos puede trituraralirnentacrones tan qranoes como 50 rnrn yreducmo a 300 rnesn, Los rooillcs son de2 5 a 1 SO mm de diarnetro y la razon de falongitud del rodille a su diarnetro es de 1_ s _6) Los trituradores de bola son mejores quelos de rodillos para obtener pelves muyfinos. Ocuparrel 50'% del volumen de lossegundos y nenen una. relacion d.e longil:ud-oiametro entre 1 y 1.5.

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i1no XXX IV '/01. 3 rnsututo MeXIC3J10 oe lnoeruetos Ourrrucos A. C.

v. Filtracion1) los proceso$ se c'as.ncan par lavelocidad :!e creClmlento de la torta en unfiltro al vac.o en:

Hapido O. 1 a 10 em/seg.Medio 0.1 a 10 em/minLento 0.1 a 10 ern/hr.

2) la tiltracio n continua no debe serconsrderaca si un espesor de 1/8" de latorta no se tormado en menos de 5 rrnn.3) La hllraClon rapid a 51 ? acompana debandas. tanque s alirnentadores 0 centntu-gasJ) Los tutros lenlas 5e acornpanan decentrifugas 0 nitracroo at vacio5) Para ei dlseno de un tutro ta expen-mentacion es necesana.6) EI tipo de fi~tro se seiecciona sequn 1 3lase deseada Si la fase deseada es liquidase usan tiltrcs prensa, de arena 0 a altapresion. Si 1 2 1 fase deseada es salida seusan filtros rotatofiOS 031vacio

VI. C.recim iento de Particulas1) EI rnejor metodo es I'a cornpresion en unmolde y extruslon seguido de corrade 0rornprrruento de pedazos.2) Los ara.nuladores rotatorios lienenreiacion - L'D=2-3, sus velocrdaoes van oe10-20 rpm.3) Los cranuladores de disco rotatonoproducen -particulas de tarnario unitorrne.4) Tabletas de solido se hacen enmaquinas de compresi6n rotatonas queconvrerten el polva en qranulos de tamanounitorrne. EI di.3.metro maximo usual es de1 5 in, oero aigunos especiales de 4 inpueden elaborarse.5) En cranulacion de particulas para lechosfluidizados se obtienen particutas contarnanos entre 0.,7 a 2.4 rnrn de ciametro.

2.5

VII. Clasificacion de tarnariosde particulas1) Es de gran importancta definir ladistribucion de ios solidcs e~ mayor y 81rnenor.2) La clasificacion can aire es preferiblepara pequenos y tmos tarnarios.3) Los hidrocicicnes manejan arriba de 600ft3jmin y pueden remover partrculas de 5 a300 micras de suspensiones.4) Los cilindros rotatorios a velocidades de, 5 a 20 rpm y abajo de la velocidad cntica,son deseables para rnojar 0 secarpartrcuias de , a a 60 mm de diarnetro.5 1 las cribas rotatorias operan de 500 a600 rpm y son deseables para separarparticulas de '2 mm a 50 rrucras.6} Los tarnices pianos que vibran 0 sonirnpactados sirven para la separacion partarnanosa) los indinados oi. oran 10 hacen a

razon de 600 a :00 giros/mln ypuecen ssparar particutas detarnanos abajo de38 rnicras.

b) . los (am ices reciprocantes operan enrangos de 30 a 1000 vibractones/rniny manejan tarnanos abajo de 0.25rnrn.

VIII. Secado de Solides1) los secadores de platos continuos 0 debandas para material qranular de tarnafionatural (3 a 15 mm de diarnetro), tardan ensecar en rango de 10 a 200 min.2) Los secadores neurnaticos normalmentemanejan particulas 1 a 3 mm de diarnetro.3) las tanques separadores de pastas ylodos tienen tiempos de contacto de 3 a 12segundos y velocicades de evaporacion de15 a30 kglm2hr y producen pedazos de 1 a3 mm de espe sor.

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lnstituto MS)


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If\S!llutn Me);lcano d~ Inqemeros OUlmICOS. A.C.

7) Los esfuerzOS cerrnitrcos son una cuartapari'! del ultimo esfuerzo perrrusrble delmaterial. Dicho valor depende de latemperatura.

X I ' 1 . Para Separadores Uquido-Uquido

1) EI rnirumo e spacio de ra lase pesada enel fonoo del tanque debe deiinirse fijando elnivel mas bajo de la intertase en un 20%del diarnetro del senarador.2) La minima distancia entre rnvel alto ybaio de la interlase debe dar un tiempo deresrdencia de 2 min.

XII. Extraccion Liquido-Lfquido

1) La lase dispersa debe ser la Que tiene elflujo volumetnco mayor excepto en squiposde mezclado. Debe ser ta fase que mojamas, Ia menos costosa 0 menos peJigrosa.2) Los asentadores se disenan con untarnano de gota experimental, 0 de notenerse suponiendo un tarnano de 150micras de diarnetro (aun existecoalescencia por gravedad y la emulsion esinestable).3) En rec~pientes abiertos el tiernoo deresicencia es de 30 a 60 min, 0 bien lasveiocidaoes superticiales son de 0.5 a 1.5pies /rnin.4) La eficiencia de las etaoas de extraccionglobal 58 puede tornar como un 80%.5) En torres empacadas para extraccic'mutilizar anillos Pall 0 alguno de alta eticien-cia.6) Las tones ernpacadoras no sonsatistactorias para dar un servicio si latension superficial es mayor a 10 dinas parcentimetro.

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7) La redispersion de la fase en cada platoen una terre de plates para extraccto npuece ser disenada para espaciamientoentre platos de 6 a 24" y con eticiencias de20 aI30%.

XIV. Crtstallzaclon

1) La recuperacion de solidos disueltospuede ser total por evaporacron,2) La velocidad de crecimiento y loscristales de mayor tarnano son controladospar el' grado de sobresaturacion en algunHampe.3) En cristauzacion par enlriamiento ycongelamiento la temperatura esmantemda entre 1 a 2 QF abajo de la1mpermura ae saturacion a laconcenrracion prevalecrente.4) Bajo condiciones adecuadas la velocidadde crecimiento es de 0.1 a 0.8 mrrvhr enrodas nirecciones.5) La velocidad de crecimierno esmfluenciada grandemente par lasimpurezas y par ciertos aditivos especificosque varian sequn et sistema.

XV. Torres de Entriamiento

1) EI agua en ccntacto con aire encondiciones adiabaticas eventuaimente seenfria a 13 temperatura de bulbo hurnedo ..2) En unidaoes comerciales el 90% desaturacion del aire es muy factible.3) La estructura de ta torre debe ser tal quela caida de presion sea minima a traves deella.

4) La velocidad de circulacion de agua esde 1 a 4 gpmlft2 y la velocidad del airs esde 1,300 a 1,800 Ibfhr ft2. 0 300 a 400hlmin.

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msntuto Mexlcano de Illgen~eros Ouirmcos. A.C

-"Manejar Ja vetockisd deavaraucan deequs entre 1 y 4 sptn/tt" y del eire entre

1300 y 1800 lb/hr fro5) EI tarnafio de la torre depende de laalf;erencia entre las temperatures de saliday de bulbo humeco.6) La tarre de tiro inducida encantracornentees la mas usada en lamdustna de procesos oufrmccs,petroqui micas y de retinacion.7) Las perdidas par evaooracion son entreel 1 y 5 % de la circutacicn par caca 10 o fdel rango de enfriamiento.8) la temperatura de bulbo hurnedo dedisefio en aquella que no es excedida masde UI1 I 5% del tiempo enel ano,

XVI. Refrigeraci6n1) Abajo de 80 of se utilizan cascadas de 26 3 refrigerantes.2) Se debe tratar que la ultima cascadiatrabaje con agua de enfriamiento comorefrigerante.

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3) Para procesos industriales se debe tratarde usar hidrccarburos 0 arnoruaco comorefrigerantes e ir desplazando e! usa de losfreones par motive de contarrunacion am-bientai.XVII. Mezclado y Agitacion1) Los impuisores en general son de 3tipos: propelas, paletas y turbinas. Estostipos resuelven el 95%, de los problemas demezclado industrial.2) La mayoria de operaciones de mezcladoen la industria pueden ser resueltas canuna expresion del numerod.e potenciasrrnplificada con el nurnero de Froudeequivalente at ,per su etecto despreciable.3) EJ disefio de un aqitador no puede serhecho s610 con informacion teo rica y serequiere forzosamente de la experimen-"tacion en plantas piloto.4) Un irnpulsor grande en diarnetro a oaiavelocidad da una relacion de flujo de masaa turbulencia alta, un impulsor pequeno aalta vetocidad de giro da una relacionpequena,5) Las condiciones mecanicas nos !imitanla libertad de vanar a placer las relacionesde fluio de mas a a turbulencia, si la relaci6nes muy alta el torque transmitido aumentagrandemente para un consumo de potenciaconstante. En cambia, si la relacion as muybaja se puede caer en ptoblernas devibraci6n y de flexion de la Ilecha. .6) Las propel as pequerias qiran del ordende 1,150 a 1,750 rpm y las grandes delorden 400 a 800 rpm. raramente excedenel tarnario de 450 mm de diarnetro.7) Las paletas giran entre 20 y 150 rpm(tipo ancla) la longitud total de elias es del50 al 80% del diarnetro interior delrecipients y el anchoes de 1/6 a 1/10 de lalongitud de !Iapaleta. A altas velocidades serequiere el usa de mamparas.8) ~I dia~etro de los impulsores tipoturbina varia de 30 a 50% del diarnetro delrecipiente y son etectivos en ampliosgrados de viscosidades.

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tosntuto Mexlc


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Institute Mex:icano de !ogenieros Qu,imlcos AC. Mia XXXIV Vol. 3

9) Para obtener lamaxima transferenciade calor, la distanciao espaciamiento en-tre las espiras de lostubes en una cha-queta de medias ca-nas, es de 3/4".10) Las chaquetas demedias canas serecomiendan paraservicios de alta tem-peratura y todo tipode fluido como mediade enfriarmento 0calentarruento.11) Con recipientesde menos de 500gal!ones (je volurnen,no es econornico 'elusa de chaquetas demedias canas, sien-do la chaoueta con-vencionai ta masad ec ue d a..12) Para reactaresvidriados aun cuandosu capacidad seamayor a . 500 galonesy hasra 5,000 galo-nes aproximada-mente, el uruco tioode chaqueta quepuede ser usado esel convenclonal.

" La linea de succion oebere tenet un diametro normalmayor que fa oeecerqe".

13) La chaquet.a convencional se usa paraaltas presiones, donde la presion interna esmayor al doble de la presion que trabaje lachaqueta.14} Los serpentines con diarnetro mayor a24 em son cares por requerir de equipoespecial par la reacci6n.15,) En el diseno de un reactor la regia esaprovechar 1 0 mas posible et calor liberadopor la reaccion.16} EI diseiio de un reactor requiere dernucho trabajo experimental en laboratorioy planta pilotc, as! como trabajo deescritorlo.

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XIX. Flujo de Fluidos1) Para determinar el diarnetro de unalinea existen dos criterios, el econ6mico ypar recomendaciones.2) Si la linea es pequefia no vale la penautilizar el criteria econ6mico porque cuno-samente es antieconornico.3) Siempre que no se determine unciarnetro econ6mico sedeben utilizar va-lares recomendados para la velocidad delIluidos 0 la caida de presion en la linea.4) Las valvutas de globo S8 usan para elcontrol del flujo y para cuando el serviciorequiere abrir 0 carrar y mantenerse e r n esevalor.

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Ano XXXIV '/01. :3 tnsnruto Mexlcano 09 InaenlerOS OulmlCos. ,0. C.

5) Las vaivulas de control ocasionan 10 pside caida de presion aoroximadarnente (30a 50% de las perdidas cinarmcas)6) La cedula 40 es la mas usada en losservicios Industria~es aunque existen otrasque estan a la dis posicion.7) Las bornbas centrifuqas son usadas conuna sola etapa en servrcios de 15 a 5,0009pm con 500 tt como maximo de columnahidroestatica, y con rnuttietapas son utiii-zadas en servicios de 20 a 11.000 gpm y5,500 it de columna como maximo.8) La efic!enCla de la bomba esaproximadamente de 45% si rnarieja " 00gpm, 70% a 50.0 gpm y 80% a 10,000 gpm,9) Las bornbas axrales son usadas parafluidos de 20 a 100.000 gpm con 40 ft decolumna hldrostatica y con eficiencias entre65 y 85%, Las bornnas rotatonas sonusadas para rnanejar flurdos de 1 a, 5,000gpm y 50,000 ft de columna hidrostaticacon etlcrencias entre 50 y 80%. Finalrnentelas bombas reciprocames son usadas paraservicics de '0 a '10.000 gpm, con1.000.000 de tt de columna tudrostatica10) Los ventiladores se seleccionan cuandose cesea elevar ta presion estatica enorden de 3 0 5% (12" de agua)11) Los sopladores se util izan para elevarla presion nasta 40 psig. Para elevacionesrnayores. se utuizan cornprasores., 2) La sficiencia de cornpresorescentnfuqos que rnansjan de 6,000 a100,000 ft~/min a la succion es del orden de77%.13) Los compresores rotatarios tieneneficiencias del orden del 70%.14) Las eficiencias de compresoresreciprocantes son Iuncion de la retacion decornoresion siendo 65% para una reiacionde 1.5; 75% para una relaci6n de 2 y entre80 y 85% para una relaci6n entre 3 y 6.15) Los eyectores pueden operar con aguao con vapor, en el primer casa es porquese recuiere hacsr un vacio pequeno Loseyectores son capaces de rnanejar tluidcs

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secas. humedos 0 mezclas de vaporcorrosivas.._16) En general los eyectores S8 construyende hierro colada con boquillas de aceroinoxidable 0 monel y en oeasiones se usabrooce para el cuerpo y difusor Tarnbioripuede construirse de porcelana. grafitoimpregnado, resinas sinteticas, vidrio yotras aleaciones.17) La velocidad recomendada endescarqa de bam-bas es (5 + d/3 ) fUseg( 1 a 2 psi j,p/100), la I(nea de succioridebera tener un diarnetro normal mayorque la descarga.XX. Otras Recomendaciones

Generales:1 'r Para resolver un problema 1 0 meier esylaniticar y orqaruzar la forma de hacerlo.2 ), Existen varias tecnicas para la solucionae problemas en ingeniena de procesos yson las siquientes:a) Descomoosicionb) Evolutivac) Heuristicad) Simulaci6n y Optimizaci6n3) Elegir en un probiema la opcion que nosde, el menor mimero deequipos (esto espara el diseno de procesos).4) Tratar de seleccionar en el, oiseno deprocesos operacicnes unitarias massimples a con mayor informacion acerca aeelias, asi como hacer un disefio flexiblepara su operacion.5) De ser posible, disefiar plantasrnultipropositos y tratar de. tener procesoscan pacos tipos de variables a controlar.6} En la medida de 10 posible. tratar detener reactores que se estabilicanasimismo ante una perturbacion,7) Seguir las tendencias actuates.a) Usar procesos con temperaturas de

operaci6n rnoderadas 0 bajas, cerca-nas a la ambiental.

Noviembm ..Diclembre de 1993

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3.- Reglas heuristicas