Fundamentos de Ingeniería de Procesos y Manufactura Industrial

1. Tipos de Industrias Manufactureras

• Industrias de procesos: Productos obtenidos a partir de materias primas básicas mediante procesos químicos o físicos. Se caracterizan por una producción continua a gran escala, generando productos básicos, intermedios o especializados que, generalmente, no son transformables de vuelta a sus materias primas originales.
• Industrias discretas: Productos producidos individualmente, los cuales pueden ser desmontados en sus componentes originales, requiriendo un suministro constante de piezas.

Factores clave

• Cambios rápidos en la demanda.
• Incremento en los costes de producción.
• Evolución continua de la tecnología.
• Regulación y normas legales más estrictas.

Disciplinas en industrias de procesos

• Diseño de procesos: Los materiales pasan por sistemas y operaciones representables en diagramas de flujo.
• Control de procesos: Regulación de equipos y aparatos para garantizar la estabilidad y las especificaciones del producto.
• Gestión de operaciones: Recopilación de datos, diagnóstico de fallos y planificación de la optimización.
• Optimización de procesos: Representación mediante ecuaciones, modelos e interacciones (NLP, DAEs, IA).

2. Desarrollo y Gestión de Productos

Tipos de productos

• Productos continuos: Gran escala, flujo continuo, bajo especificaciones del cliente (ej. commodities como la gasolina).
• Productos discretos: Individuales y personalizados.

Factores de éxito

• Costes de capital, producción y marginales bajos manteniendo la calidad.
• Cumplimiento de las expectativas del cliente y necesidades sociales.
• Creatividad, innovación y equipos competentes.
• Reducción del tiempo de desarrollo ante la competencia y cambios tecnológicos.

Estructura de desarrollo

• Equipo de desarrollo: Marketing (mediador), Diseño (seguridad y economía) y Fabricación (coordinación operativa).
• Organización: Funcional (jerárquica) o por Proyectos (equipos multidisciplinares).
• Etapas: Planificación, desarrollo de concepto, diseño de sistemas/detallado y pruebas mediante prototipos.

3. Etapas del Diseño de Procesos

• Búsqueda de tecnología: Investigación y generación de ideas.
• Evaluación de tecnología: Demostración de viabilidad técnica.
• Transferencia de tecnología: Modelización y experimentación.

Método ingenieril y niveles de diseño

El método se basa en identificar el impacto económico, generar alternativas y aplicar rigor según la complejidad del equipo. Los niveles incluyen: orden de magnitud, estudio, preliminar, definitiva y detallada. Los diagramas de flujo (bloques, proceso y tuberías/instrumentación) son esenciales para la representación técnica.

4. Procesamiento de Gas Natural y Gas de Síntesis

Acondicionamiento de Gas Natural

Incluye separación de condensados, compresión, endulzamiento (aminas), deshidratación, recuperación de hidrocarburos, separación de nitrógeno/mercurio y licuefacción.

Gas de síntesis y Amoniaco

La obtención se realiza mediante reformado con vapor o oxidación parcial. El tratamiento posterior implica desulfuración, water-gas shift y metanación. La producción de amoniaco requiere un bucle de síntesis con recirculación y purga.

5. Cadena Integrada del Petróleo

Procesos de extracción y refino

Desde la prospección y sondeo hasta la extracción (primaria, secundaria y terciaria). El refino implica destilación atmosférica y al vacío, además de operaciones críticas:

• Reformado catalítico: Aumenta el octanaje y la producción de aromáticos.
• Craqueo catalítico: Transforma fracciones pesadas en ligeras (gasolina y olefinas).
• Hidrotratamiento: Eliminación de impurezas (S, N, O, metales) mediante catalizadores.
• Recuperación de azufre: Proceso Claus.
• Hidrocraqueo: Conversión de residuos en productos de alto valor.
• Craqueo térmico: Procesos de alta severidad como la coquización retardada o flexicoking.