estrategia de ingeniería de procesos1

7/23/2019 Estrategia de Ingeniera de Procesos1

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Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado

Estrategia de Ingeniera deprocesos

Prof. Doc. Renzo Cosme Pecho

[email protected]


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Dr. Renzon Cosme Pecho

I ngeniero Quimico de Profesion, M aestr ia

y especializaciones en Medio Ambiente ysegur idad (Peru) y Dr. en I ngenier ia de

materiales y procesosquimicos (Brasil )

MBA en gestion de Proyectos (Brasi l) y

MBA internacional (Por tugal),

Coordinador de proyectos de investigacion

y docente en diferentes universidades


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30% Prueba Parcial

30% Prueba Final

40% Presentacion del trabajo grupal

Evaluacin


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Concepto de Proceso Diseo de procesos: Motivaciones

Concepto de Sntesis de Procesos. Elementos

Estado actual y tendencias del desarrollo de la sntesisde procesos

Naturaleza del problema de sntesis

Temario


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FNTE BIBLIOGRFICA DEFINIO DE PROCESSO

NORMA NBR ISO 9000:2000Conjunto de atividades inter-relacionadas quetransforma insumos (entradas) em produtos (sadas).

IDEF IntegrationDefinition for Modeling ofProcess

Conjunto de atividades, funes ou tarefasidentificadas, que ocorrem em um perodo de tempoe que produzem algum resultado.

Michael HammerGrupo organizado de atividades relacionadas que,juntas, criam um resultado de valor para o cliente.

Thomas DavenportOrdenao especfica das atividades de trabalho, notempo e no espao, com um comeo, um fim e inputs

e outputsclaramente identificados.Rohit Ramaswamy

Seqncias de atividades que so necessrias pararealizar as transaes e prestar o servio.

Dainne GallowaySeqncia de passos, tarefas ou atividades queconvertem entradas de fornecedores em uma sada eadiciona valor s entradas.

Algunas definiciones de Proceso


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TRANSFORMAES EM CADA

POSTO DE TRABALHO

ENTRADA

MATERIAIS SERVIOS INFORMAES

SADA

MATERIAIS SERVIOS INFORMAES

AGREGAO DE VALOR

PROCESSOS

PROCESSO

acen a cada momento las organizaciones?


7/49Facultad de Ingeniera Qumica y Textil Unidad de Postgrado

ESCOVAR

OS DENTES

ENTRADA

MATRIA-PRIMA

ESCOVAS PASTA DE DENTE GUA

PESSOA - AGENTE

SADA

PRODUTO

DENTES HIGIENIZADOS

PROCESSO

AGREGAO DE VALOR

(DENTES PROTEGIDOS CONTRA CRIE)

Ejemplo: Escobillar los dientes?



Necesidad de producir productos qumicos nuevos y/o concaractersticas mejoradas para diversos usos, que seobtienen debido a:

Trabajos de investigacin de qumicos, bioqumicos, eingenieros para satisfacer requerimientos de clientes.

Por accidente (ej: Tefln (tetrafluor-polietileno).

Origen de las necesidades del Diseo de

Procesos



Disponibilidad de una nueva fuente de materias primaseconmicamente atractiva.

Los productos qumicos surgen en un amplio espectro deindustrias:

petroqumicos petrleo

gases industriales alimentos

frmacos polmerosrecubrimientos materiales electrnicos

productos bioqumicos etc.

Origen de las Necesidades del Diseo de Procesos



La experticia del ingeniero propende la generacin de:

Nuevos productos qumicos.

Nuevos procedimientos para obtener productosqumicos existentes.

Particularmente, debido a la concientizacin pblica,muchos proyectos de diseo implican el rediseo, o el

retrofitting, de procesos qumicos existentes parasolucionar problemas ambientales y adherir a estndares deseguridad ms estrictos.

Origen de las Necesidades del Diseo de Procesos



Las prioridades y objetivos diferirn considerablemente deacuerdo a:

Tipo de producto qumico segn el mercado de venta al queacceden.

Ciclo de vida til del productoPatentes- Secreto

Valor agregado del producto

Escala de produccin

El Diseo de Procesos en relacin a los Productos



El Diseo de Procesos en relacin a

los Productos

Commodities o qumicos a granel: stos se producen en

grandes volmenes y se comercializan sobre la base de sucomposicin, pureza y precio.

Ej: cido sulfrico, N2, O2, C2H4 y Cl2.

Clasificacin de los productos qumicos



De la qumica fina: stos se producen en pequeasvolmenes, con alto valor agregado y se comercializan sobrela base de su composicin, pureza y precio.

Ej: xido de Cl-propileno, (usado para produccin de resinasepxi, resinas de intercambio inico, y otros productos),dimetil formamida (se usa por ej., como solvente, medio de

reaccin e intermedio en la produccin de frmacos), cido n-butrico (usado en aromatizantes, fragancias, etc); titanato deBa en polvo (usado para la fabricacin de capacitareselectrnicos).


los Productos



Especialidades o qumicos funcionales:

stos se producen en volmenes pequeos con un alto

valor agregado y se comercializan debido a su efecto ofuncin, ms que su composicin qumica. Ej: frmacos,pesticidas, desecadores, perfumes, aromatizantes,saborizantes, etc.

El Diseo de Procesos en relacin a los

Productos



Los Productos se comercializan sobre la base .

De su composicin: INDIFERENCIADOS De su funcin: DIFERENCIADOS

Indiferenciados vs Diferenciados. Valor relativo


los Productos



Ciclo de vida til de un producto


los Productos



Elementos en el Diseo de Procesos



a- La eleccin de un proceso:

El producto puede obtenerse por distintas rutas,

correspondientes a procesos diferentes.

b- La eleccin de la capacidad:

La capacidad de produccin de la planta varia segn la fuentede informacin o sea en el Valor Base: Se adecua a las ventasesperadas del producto. Se basa en las dimensiones estndarde los equipos




c- La eleccin de la topografa:



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d.- La eleccin de las condiciones del proceso:

Elegido el proceso, la capacidad de planta y la red delproceso, se optimizan las condiciones de operacin:Temperaturas / Presiones / Tiempos de residencia / % derecuperacin / Etc.

e.- Las siguientes etapas involucradas son:

La seleccin inicial de equipos Poltica de reemplazo Control Seguridad

Lay out



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1- Etapa de investigacin:

Bsqueda de: Nuevos productos Nuevas rutas hacia productos existentes

2- Etapa de desarrollo:

Estudio preliminar que permite concluir que el producto eseconmicamente viable (rentable)Obs: Si no est adecuadamente organizado puede converger a flow sheet que revelenignorancia de la realidad econmica.

3- Etapa de diseo conceptual:

Aqu se establecen las relaciones entre los equipos, las condicionesbsicas de operacin de los mismos, los servicios auxiliares, entre otrosaspectos. Bsicamente se consolida una estructura (flowsheet) y seresuelven los balances de materia, energa y cantidad de movimiento(presiones)

Actividades en la Tarea de Diseo de una Planta


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Actividades en la Tarea de Diseo de una Planta.

4- Etapa de ingeniera bsica:

Dimensionamiento de los equipos tal que tengan lacapacidad y superficies adecuadas para realizar las funcionesdel proceso Tambin se define el sistema bsico de control, y

el piping asociado (diagramas de caeras e instrumentos oP+I).5- Etapa de ingeniera de detalle: Una vez definido elproceso conceptual, y superada la etapa de ingeniera

bsica, se desarrolla el detalle de todo el proceso, losdetalles constructivos de los equipos, las caeras, el layout,etc.6- Construccin:


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Sntesis de Procesos

Involucra la generacin de alternativas en todas las etapas de laingeniera de procesos dentro del proceso innovativo. [Siirola, 1972]

Determinar y generar el conjunto de alternativas estructuralesposibles capaces de cumplir objetivos especificados. [Umeda,1980/Stephanopoulos, 1983].

SPC es un actividad discreta de toma de decisiones para conjeturar (i)

cul de las muchas equipos y compuestos debieran usarse,(ii) cmodeberan interconectarse [Westerberg (1980)].

Especificar transformaciones qumicas y fsicas y la seleccin de losequipos y sus interconecciones que permiten implementarlas, para

convertir las materias primas disponibles en determinados productosfinales en escala de produccin industrial [Morari, 1983]

Sin considerar el tipo de definicin, las tareas de diseo son comunes atodas las metodologas de diseo


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nlisis en el Desarrollo de la Sntesis

Proceso Conceptual Amundson, 1988)

Meso escala (1960-1980):Concepto de Operacin UnitariaAcoplamiento: Proceso-Equipos

Macro Escala (1990s):

Integracin,Interacciones con el mercado y la logstica

Micro escala (1995): ]Partculas, acoplamiento reacc+energa+transpDiseo molecular


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Niveles de Anlisis en el Desarrollo de l a

Sntesis de Proceso


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Sintesis de l proceso conceptual SPC)


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Motivaciones para el desarrollo de Proyectos

de Sntesis de Procesos


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Desarrollo de procesos

Optimizacin de la cadena de suministros

Desarrollo de catalizadores

Estrategia de IP

Planificacin de I&D

Nuevos productos

Motivaciones para el desarrollo de Proyectos

de Sntesis de Procesos


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Recursos limitados

Definicin de lo entregable

Cooperacin interdisciplinaria

Manejo de la informacin.

Retos para la SPC o Limitaciones


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El problema de la Representacin: Es posible desarrollaruna representacin que sea lo suficientemente rica (eninformacin) que permita incluir todas las alternativas ysuficientemente inteligente para ignorar

automticamente opciones ridculas?

El problema de la Evaluacin: Es posible evaluar en formaefectiva las alternativas de manera de poder compararlas?

El problema de la Estrategia: Puede desarrollarse unaestrategia que localice las mejores alternativas sinenumerar total y exhaustivamente todas las opciones

Los tres problemas de la SPC


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Considerando los desarrollos recientes y las investigaciones emergentes

en SPC existen nuevos problemasPuede desarrollarse una representacin que permita la generacin

de nuevas unidades y caminos de proceso?Pueden diferentes alternativas ser efectivamente evaluadas usando

el concepto de ciclo de vida y requerimientos multiobjetivos?Puede una estrategia ser desarrolla para que rpidamente ubique

las mejores e innovadoras alternativas sin enumerar totalmentetodas las opciones?

Las soluciones efectivas dependen de la naturaleza de las metas dediseo

Los tres problemas de la SPC


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Seleccionar dentro de un espacio de posibilidades aquellasalternativas que en base a algn criterio de seleccinpredeterminado, satisfagan los objetivos deseados

La tarea de sntesis


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Cuando se consideran posibles caminos para llegar alobjetivo, se debern considerar muchos factores, los cualesdelimitarn el nmero de posibles soluciones, pero,raramente habr solo una solucin al problema (solo un

diseo).Posiblemente se debern considerar varios caminosalternativos para llegar al objetivo, varios diseos sernbuenos, dependiendo de la naturaleza de las restricciones.

Restricciones al diseo


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Restricciones al diseo


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Como armar el Diagrama de Flujo ?

Como se describe el Diagrama de Flujo ?

Y Que tipo de variables estn involucradas?


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Como armar el Diagrama de Flujo ?


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Caractersticas de la tarea de diseo

Dada la magnitud y complejidad del problema de diseo, lasactividades secuenciales aconsejadas son:

1. Definicin del problema de diseo (regin factible)

2. Establecimiento de criterios de seleccin (Funcin objetivo)

3. Generacin del conjunto de alternativas estructuralesposibles

4. Reduccin del espacio de alternativas


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Conclusin de la tarea de diseo


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Metodologia Iterativa


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Metodologa iterativa diseo conceptual)


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Mtodos de SPC


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Introduccin al diseo optimo


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Proceso de Diseo Optimo


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Diseo convencional Vs Diseo Optimo


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Formulacin de problemas de diseo optimo


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Formulacin del Problema

Qu restricciones tengo en mi diseo (el sistema)?


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Ejemplo: Diseo de una estructura de

dos barras


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Ejemplo: Diseo de una estructura de

dos barras


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THANKS

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