Procesos Químicos Industriales

Tarjetas de estudio basadas en las notas sobre Procesos Químicos Industriales, incluyendo clasificaciones de procesos, etapas, materias primas, tipos de industrias, variables de proceso y diagramas de flujo.

¿Cuáles son los porcentajes de evaluación especificados para el curso?

Exámenes (3): 50%, Tareas y actividades: 10%, Proyecto final: 35%, y Actitudes y valores: 5%.

¿Cómo se define un Proceso Químico Industrial?

Es el conjunto de operaciones y reacciones químicas que se realizan a gran escala para transformar materias primas en nuevos productos de mayor valor.

¿Qué es un proceso en términos de secuencia lógica?

Es una secuencia coordinada y lógica de actividades, pasos y decisiones que transforma una serie de entradas en un resultado o salida específica.

En el esquema general de un proceso, ¿cuáles son las entradas y salidas especificadas?

Entradas: Energía, Agua, Materiales secundarios y Materias primas. Salidas: Energía desperdiciada, Producto desecho, Producto secundario, Materias primas sin reacción y Producto.

¿En qué consiste un proceso intermitente o proceso batch?

Es aquel en el que en cada ciclo se cargan los materiales, se realiza una transformación o conjunto de operaciones, y al finalizar se extrae el producto antes de iniciar un nuevo lote.

¿Qué caracteriza a un proceso semiintermitente (semi batch)?

Se carga inicialmente una parte de las materias primas y existen etapas donde el proceso se detiene o se interrumpe para realizar ajustes, cambios, carga o extracción de materiales.

¿Cómo se define un proceso continuo?

Es aquel en el que la producción se realiza de manera constante y sin interrupciones, con un ingreso continuo de materias primas y una salida constante de producto.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de un proceso continuo?

Ventajas: Reducción de costos por unidad, alta capacidad de producción y mayor consistencia en la calidad. Desventajas: Alta inversión inicial en equipo y menor flexibilidad en la producción.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de un proceso intermitente o batch?

Ventajas: Flexibilidad para fabricar diferentes productos a menor escala, menor inversión inicial y control más estricto sobre cada lote. Desventajas: Menor eficiencia por el tiempo de inactividad entre lotes y costos unitarios más altos.

¿Qué ocurre en la Etapa Inicial de la clasificación de un proceso químico y qué tipo de transformación involucra?

Involucra operaciones físicas para la adecuación y preparación de la materia prima, cambiando solo su forma, tamaño o condiciones sin alterar su composición química.

¿Qué ocurre durante la Segunda Etapa de un proceso químico industrial?

Ocurre la reacción química (transformación), en la cual las moléculas de los reactivos se rompen y reorganizan para formar productos nuevos con una composición distinta.

¿Cuál es la función de la Etapa Final en la clasificación de los procesos químicos?

Utiliza operaciones físicas para purificar, separar o concentrar el producto de interés hasta alcanzar la calidad y pureza deseada.

¿Cuáles son las tres etapas en el proceso de fabricación de la cerveza?

Primera etapa: Molienda de malta, maceración enzimática para extraer azúcares fermentables y filtración del mosto. Segunda etapa: Hervido con lúpulo y fermentación bioquímica anaerobia con levadura (Saccharomyces). Tercera etapa: Maduración en frío, clarificación/filtración tangencial, carbonatación forzada y envasado aséptico.

¿Qué es una materia prima?

Es cualquier sustancia o recurso natural en su estado natural o poco procesado que se utiliza como punto de partida para fabricar un producto mediante un proceso industrial físico o químico.

¿Cuál es la primera condición de accesibilidad para las materias primas naturales?

Estar en la superficie de la tierra o a una profundidad menor a $2000\,m$.

¿Cuáles son las clasificaciones de las materias primas naturales según su origen?

Mineral (ej. hierro, oro, plata), Vegetal (ej. semillas, frutos, troncos), Animal (ej. lana, cuero, leche) y Fósil (ej. petróleo crudo), además de aire y agua.

¿Qué es una materia prima sintética y qué ejemplos existen?

Es una sustancia producida artificialmente mediante procesos químicos o industriales a partir de otras sustancias. Ejemplos: plásticos, petrolato, fibras sintéticas (nylon, poliéster, acrílico), caucho sintético, colorantes y aromas sintéticos.

¿Cómo se diferencian las materias primas renovables de las no renovables?

Las renovables se regeneran de manera natural a una velocidad igual o mayor a su consumo. Las no renovables existen en cantidades finitas y tardan millones de años en formarse mediante procesos geológicos.

¿Cómo se clasifican las industrias según su posición en la cadena de producción?

Primario/Básico (extrae materia prima directamente de la naturaleza), Secundario/Transformación (somete materiales a transformaciones intermedias para fabricar insumos) y Terciario/Ligero (elabora productos terminados de consumo final).

¿Cómo se clasifican las empresas según su tamaño y número de empleados?

Microempresa: 5-10 empleados; Pequeña empresa: 50 empleados; Mediana empresa: hasta 250 empleados; Gran empresa: más de 250 empleados.

¿Cómo se clasifican las industrias según su nivel tecnológico?

Tradicionales (poca automatización, artesanal), Moderna (maquinaria y automatización parcial) e Industria 4.0 (tecnologías digitales avanzadas como IA, IoT, robótica, Big Data y automatización total).

¿Cómo se clasifican las variables de proceso según su tipo físico o químico?

Físicas (temperatura, presión, caudal, nivel) y Químicas (concentración, pH, composición, densidad, pureza).

¿Cuáles son los tres tipos de variables según su función en el control de procesos?

Variables Manipuladas (MVs), Variables Controladas (CVs) y Perturbaciones (DVs).

¿Qué es una Variable Manipulada (MV) y cuál es un ejemplo?

Es una variable que el operador o el sistema puede cambiar directamente para influir en el proceso, como abrir una válvula para cambiar el flujo o ajustar la velocidad de un agitador.

¿Qué es una Variable Controlada (CV)?

Es una variable que se requiere mantener estable dentro de ciertos rangos para asegurar la calidad y seguridad del proceso; no se toca directamente (ej. temperatura del reactor, pH, nivel).

¿Qué es una Perturbación (DV) en un proceso industrial?

Es una variable externa o del entorno que afecta al proceso pero no se puede controlar directamente, como la temperatura ambiente, la humedad o la calidad de la materia prima.

En el proceso de síntesis de amoniaco ($N_2 + H_2 \rightarrow NH_3$), ¿cómo se clasifican la temperatura del reactor, el flujo de $N_2$/$H_2$ y la humedad?

La temperatura del reactor es una Variable Controlada (CV), el flujo de $N_2$ y $H_2$ es una Variable Manipulada (MV) y la humedad es una Perturbación (DV).

¿Cuál es la diferencia principal entre Producción y Manufactura?

La Producción implica la transformación de materias primas mediante reacciones químicas (cambio químico) en reactores, mientras que la Manufactura es la transformación física o mecánica de materiales para formar productos terminados con precisión dimensional.

¿Qué es un Diagrama de Flujo de Procesos (PFD) y qué elementos estandarizados contiene?

Es un gráfico estandarizado bajo normas ISO utilizado en la industria química que representa los equipos principales, las corrientes numeradas, las condiciones de operación y los balances básicos.