MF0576_3 Procesos químicos y de instalaciones de energía y auxiliares

MÓDULO 1. PROCESOS QUÍMICOS Y DE INSTALACIONES DE ENERGÍA Y AUXILIARES

UNIDAD FORMATIVA 1. EL PROCESO QUÍMICO Y LAS OPERACIONES UNITARIAS

1. INGENIERÍA QUÍMICA. PROCESO QUÍMICO: INTRODUCCIÓN.

• Concepto de Ingeniería Química:
  • Proceso Químico.
  • Procesos continuos y discontinuos. Ejemplos. Características. Ventajas e inconvenientes.
  • Materias primas y productos químicos.
  • La industria química actual.
  • Desarrollo histórico de los procesos químicos.
• Industria química actual y el impacto ambiental. Los productos químicos.
  • Empresas químicas. Plantas químicas.
  • Tratamiento de residuos. Procesos y legislación.
  • Los productos químicos. Productos básicos en la industria. Los 50 principales productos químicos.
• La industria química actual y la energía. La industria química y las materias primas.
  • El carbón, el gas y el petróleo. Fuentes alternativas de energía. Energías renovables.
  • El aire como fuente de materia prima.
  • La hidrosfera como fuente de materia prima.
  • La litosfera como fuente de materia prima.
  • La materia viva como fuente de materia prima.

2. FLUIDOS. NATURALEZA DE LOS FLUIDOS: INTRODUCCIÓN.

• Propiedades de los fluidos: Descripción, propiedades, clases, unidades, ecuaciones matemáticas.
• Estática de fluidos:
  • Ecuación fundamental de la Hidrostática. Prensa Hidráulica. Densidad de un fluido. Concepto de presión en el seno de un fluido. Bomba de vacío.
  • Principio de Arquímedes. Presión en el seno de un fluido. Variación con la altura.
• Dinámica de los fluidos: Fluidos Ideales. Ecuación de Bernoulli.
  • Flujo en tuberías. Introducción. Flujo laminar. Velocidad critica. Numero de Reynolds.
  • Tipos de flujo: Laminar, transición y turbulento. Pérdidas de carga en tuberías. Fórmula de Darcy-Weisbach. El factor de fricción. Fórmulas empíricas para cálculo de la pérdida de carga.
  • Fenómenos indeseables en el flujo de fluidos: Cavitación. Golpe de ariete.

3. OPERACIONES UNITARIAS.

• Operaciones Básicas o Unitarias: Concepto. Definición.
• Clasificación de las operaciones unitarias:
  • De transferencia de materia.
  • De transferencia de energía.
  • De transmisión simultánea de materia y energía.
  • De transporte de cantidad de movimiento.
  • Complementarias.
• Operaciones continuas, discontinuas y semicontinuas. Balances de materia y energía. Leyes que regulan el proceso:
  • Ley de la conservación de la materia.
  • Ley de la conservación de la energía.
  • Ley de la conservación de la cantidad de movimiento.
• Balances de materia y energía
  • Fundamentos. Introducción.
  • Ecuación general de balance de materia.
  • Conceptos de flujo masico y flujo volumétrico. Unidades.
  • Ley de conservación de materia.
  • Ajuste de ecuaciones químicas. Estequiometria.
  • Reactivo limitante. Reactivo en exceso.
  • Elaboración y rotulación de datos en diagramas de flujo de procesos químicos.
  • Conceptos básicos del Balance de Materia.
• * Flujo masico y volumétrico.
• * Conversión entre ellos.
  • Mecánica para la resolución de problemas. Bases de cálculo. Método general de resolución de B.M. Resolución de problemas.
• Descripción de tres ejemplos “tipo” de proceso químico, identificando las operaciones unitarias que tienen lugar:
  • Electrolisis del ClNa.
  • Tratamiento de aguas residuales. EDAR.
  • Refino de petróleo.
• Operaciones Unitarias más utilizadas: descripción de la operación, fundamentos físico-químicos, variables del proceso, esquema de control, balance, ejemplosen la industria química, descripción funcional de los equipos utilizados:
  • Extracción. Liquido-líquido. Sólido-liquido.Modos de operación
  • Destilación y Rectificación
• * Modos de operación: continua, discontinua, con reflujo, sin reflujo.
  • Sedimentación. Decantación. Centrifugación.
• * Importancia. Aplicaciones.
  • Absorción (con/sin reacción química). Desorción o stripping.
• * Modos de operación.
  • Adsorcion. Deserción.
  • Cristalización.
  • Humidificación. Secado. Liofilización.
  • Filtrado. Osmosis Inversa.
  • Molienda. Tamizado.
  • Agitación y mezcla.
  • Transporte de fluidos. Transporte de sólidos.
• Operación Unitaria Reacción Química: Introducción.
  • Concepto de reacción química. Ecuaciones químicas. Teoría de las reacciones químicas. Variables de la reacción química: presión, temperatura y concentración.
  • Clases de reacciones químicas.
  • Termodinámica y cinética de la reacción química. Catalizadores.
• Procesos representativos de la industria química: Descripción del proceso. Esquema básico de proceso. Pasos y operaciones unitarias. Equipos e instalaciones. Reacciones. Materias primas. Productos y subproductos. Características especiales.
  • Proceso obtención de etileno por craqueo de hidrocarburos.
  • Proceso obtención de Sosa Solvay (CO3Na2).
  • Proceso obtención de caucho sintético.
  • Proceso obtención de Acido Nítrico.
  • Proceso de obtención de jabones y detergentes.
  • Proceso de desmineralización de aguas por intercambio con resinas iónicas.

UNIDAD FORMATIVA 2. PRINCIPALES INSTALACIONES AUXILIARES Y SU SERVICIO EN LA PLANTA QUÍMICA

1. LOS SERVICIOS AUXILIARES EN LA INDUSTRIA QUÍMICA.

• Introducción. Concepto. Importancia.
• Tipos de servicios y ubicación en la planta química.
• Necesidades de energía y servicios en la planta.
• Organización de los servicios. Costo de los servicios.
• Control de los servicios auxiliares.

2. APLICACIÓN DEL AIRE Y OTROS GASES INDUSTRIALES EN LA PLANTA QUÍMICA.

• El aire y otros gases industriales: Introducción. Principales gases de utilización industrial.
  • El aire en la industria. Utilización. Propiedades del aire comprimido. Beneficios y rentabilidad de los equipos neumáticos.
  • Obtención de aire comprimido
• * Tipos de compresores: reciprocantes, centrífugos, axiales.
• * Almacenamiento y regulación del aire comprimido.
• * Acondicionamiento del aire según su uso: Secado del aire. Lubricación.
• * Regulación de presión Usos del aire en la planta
• * Producción de aire comprimido. Calidades: aire calidad industrial y aire de instrumentación. Maquinas y elementos utilizados en la compresión y purificación del aire.
• * Transporte y distribución. Red interior de transporte en la planta. Materiales de la tubería. Elementos e instrumentación principales en la red de distribución. Señalización de la red de distribución. Peligros y precauciones en su uso.
  • Gases industriales. Gases más comunes en las plantas. Aplicaciones
• * El Nitrógeno. Propiedades. Características físico-químicas.
• * El Nitrógeno como gas de lavado e inertizacion. Usos, utilidades. Peligros y precauciones en su utilización.
• * Los gases de uso en equipos de control y/o analíticos: CO2, Helio, Aire sintético, Hidrogeno, otros. Suministro, tipos de envases. Características físico-químicas. Ejemplos de utilización. Clases y denominación según el grado de pureza.
• * Almacenamiento de gases. Manejo de cilindros (botellones de acero)
• * Sistemas Criogénicos.

3. EL AGUA EN LA PLANTA QUÍMICA.

• El agua en la planta química. Introducción. Características físico-químicas. Parámetros que caracterizan el agua.
  • Tipos de agua utilizadas en la planta química.
• * Agua de consumo y sanitaria.
• * Agua de servicio. Calidad, usos principales. Señalización tuberías.
• * Agua contra incendios. Calidad, suministro, utilización. Señalización.
• * Agua de proceso. Diferentes calidades. Usos.
• * Agua para calderas. Tratamiento de agua de calderas. Calidad.
• * Agua de refrigeración. Tratamiento previo. Calidad.
• Tratamiento de aguas limpias y residuales:
  • Fundamentos físico-químicos del tratamiento.
• * Variables principales.
  • Descripción básica de los equipos, operatoria, puesta en marcha y parada.
  • Aditivos y reactivos: Inhibidores de corrosión. Inhibidores de incrustaciones. Inhibidores de crecimiento microbiológico. Antimicrobianos. Antiespumantes y antiaglomerantes.
  • Tratamiento físico-químico de agua de proceso.
  • Tratamiento físico-químico de agua de refrigeración.
  • Tratamiento físico-químico de agua de calderas.
  • Tratamiento físico-químico de aguas residuales.

4. PRODUCCIÓN Y TRANSMISIÓN DE ENERGÍA EN UNA PLANTA QUÍMICA.

• Producción y transmisión de energía térmica:
  • Principios de transmisión del calor: conducción, convección, radiación.
  • La reacción de combustión: combustible, aditivos para el fueloil de combustión.
• Generación de vapor: Fundamentos. Aplicaciones. Tipos de vapor. Ciclos termodinámicos. Cogeneración de vapor y electricidad: Fundamentos, variables principales, descripción básica del proceso.
• Red de distribución del vapor. Conocimientos básicos de funcionamiento de los elementos que componen la red: tuberías, válvulas, purgas manuales, purgadores, aireadores, válvulas de retención, válvulas reductoras de presión, elementos de medida.
• Utilización del vapor: Importancia del drenaje del condensado en la línea de vapor. Problemas del golpe de ariete. Los problemas de mezcla vapor-proceso. Importancia de la recuperación del condensado.
• Frío industrial. Aplicaciones. Equipos criogénicos en la industria.