stringtranslate.com

Ingeniería de procesos

La ingeniería de procesos es la comprensión y aplicación de los principios y leyes fundamentales de la naturaleza que permiten a los humanos transformar la materia prima y la energía en productos útiles para la sociedad, a nivel industrial . [1] Al aprovechar las fuerzas impulsoras de la naturaleza, como los gradientes de presión , temperatura y concentración , así como la ley de conservación de la masa , los ingenieros de procesos pueden desarrollar métodos para sintetizar y purificar grandes cantidades de productos químicos deseados. [1] La ingeniería de procesos se centra en el diseño, la operación, el control, la optimización y la intensificación de los procesos químicos, físicos y biológicos. Su trabajo implica analizar la composición química de varios ingredientes y determinar cómo podrían reaccionar entre sí. Un ingeniero de procesos puede especializarse en varias áreas, incluidas las siguientes:

-Procesamiento agrícola -Producción de alimentos y lácteos -Producción de cerveza y whisky -Producción de cosméticos -Producción farmacéutica -Fabricación de productos petroquímicos -Procesamiento de minerales -Producción de placas de circuito impreso

Descripción general

La ingeniería de procesos implica el uso de múltiples herramientas y métodos. Dependiendo de la naturaleza exacta del sistema, los procesos deben simularse y modelarse utilizando matemáticas e informática. Los procesos en los que el cambio de fase y el equilibrio de fases son relevantes requieren un análisis utilizando los principios y las leyes de la termodinámica para cuantificar los cambios en la energía y la eficiencia. Por el contrario, los procesos que se centran en el flujo de material y energía a medida que se acercan al equilibrio se analizan mejor utilizando las disciplinas de la mecánica de fluidos y los fenómenos de transporte. Las disciplinas dentro del campo de la mecánica deben aplicarse en presencia de fluidos o medios porosos y dispersos. También deben aplicarse los principios de la ingeniería de materiales, cuando sea pertinente. [1]

La fabricación en el campo de la ingeniería de procesos implica una implementación de pasos de síntesis de procesos. [2] Independientemente de las herramientas exactas requeridas, la ingeniería de procesos se formatea mediante el uso de un diagrama de flujo de proceso (PFD) donde se especifican las rutas de flujo de material , el equipo de almacenamiento (como tanques y silos), las transformaciones (como columnas de destilación , tanques receptores/de cabeza, mezcla, separaciones, bombeo, etc.) y los caudales , así como una lista de todas las tuberías y transportadores y sus contenidos, las propiedades del material como la densidad , la viscosidad , la distribución del tamaño de partícula , los caudales, las presiones, las temperaturas y los materiales de construcción para las tuberías y las operaciones unitarias . [1]

El diagrama de flujo del proceso se utiliza entonces para desarrollar un diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) que muestra gráficamente el proceso real que está ocurriendo. Los P&ID están pensados ​​para ser más complejos y específicos que un PFD. [3] Representan un enfoque menos confuso para el diseño. El P&ID se utiliza entonces como base de diseño para desarrollar la "guía de operación del sistema" o " especificación de diseño funcional " que describe el funcionamiento del proceso. [4] Guía el proceso a través del funcionamiento de la maquinaria, la seguridad en el diseño, la programación y la comunicación eficaz entre ingenieros. [5]

A partir del P&ID, se puede mostrar un diseño propuesto (disposición general) del proceso desde una vista aérea ( plano de parcela ) y una vista lateral (elevación), y otras disciplinas de ingeniería están involucradas, como ingenieros civiles para el trabajo del sitio (movimiento de tierra), diseño de cimientos, trabajo de diseño de losa de hormigón, acero estructural para soportar el equipo, etc. Todo el trabajo previo está dirigido a definir el alcance del proyecto, luego desarrollar una estimación de costos para instalar el diseño y un cronograma para comunicar las necesidades de tiempo para la ingeniería, la adquisición, la fabricación, la instalación, la puesta en servicio, el arranque y la producción continua del proceso.

Dependiendo de la precisión necesaria de la estimación de costos y del cronograma requerido, generalmente se proporcionan varias iteraciones de diseños a los clientes o partes interesadas, quienes envían sus comentarios sobre sus requisitos. El ingeniero de procesos incorpora estas instrucciones adicionales (revisiones del alcance) en el diseño general y las estimaciones de costos adicionales, y se desarrollan cronogramas para la aprobación de la financiación. Después de la aprobación de la financiación, el proyecto se ejecuta a través de la gestión de proyectos . [6]

Principales áreas de enfoque en ingeniería de procesos

Las actividades de ingeniería de procesos se pueden dividir en las siguientes disciplinas: [7]

Historia de la ingeniería de procesos

Desde tiempos inmemoriales se han utilizado diversas técnicas químicas en los procesos industriales. Sin embargo, no fue hasta la llegada de la termodinámica y la ley de conservación de la masa en la década de 1780 que la ingeniería de procesos se desarrolló y se implementó adecuadamente como disciplina propia. El conjunto de conocimientos que hoy se conoce como ingeniería de procesos se forjó a partir de la prueba y el error a lo largo de la revolución industrial. [1]

El término proceso , en relación con la industria y la producción, se remonta al siglo XVIII. Durante este período, la demanda de diversos productos comenzó a aumentar drásticamente y los ingenieros de procesos tuvieron que optimizar el proceso mediante el cual se creaban estos productos. [1]

En 1980, el concepto de ingeniería de procesos surgió del hecho de que las técnicas y prácticas de ingeniería química se utilizaban en una variedad de industrias. Para ese momento, la ingeniería de procesos se había definido como "el conjunto de conocimientos necesarios para diseñar, analizar, desarrollar, construir y operar, de manera óptima, los procesos en los que cambia el material". [1] A fines del siglo XX, la ingeniería de procesos se había expandido desde las tecnologías basadas en la ingeniería química a otras aplicaciones, incluidas la ingeniería metalúrgica , la ingeniería agrícola y la ingeniería de productos .

Véase también

Referencias

  1. ^ abcdefg Dal Pont, Jean-Pierre, ed. (2012). Ingeniería de procesos y gestión industrial . Londres: ISTE. ISBN 978-1-118-56213-0.OCLC 830512387  .
  2. ^ Mody, David (2011). "Una descripción general de la ingeniería de diseño de procesos químicos". Actas de la Asociación Canadiense de Educación en Ingeniería . doi : 10.24908/pceea.v0i0.3824 . S2CID  : 109260579.
  3. ^ "Aprenda a leer planos P&ID: una guía completa". hardhatengineer.com . 3 de noviembre de 2017 . Consultado el 11 de septiembre de 2018 .
  4. ^ "Especificación de diseño funcional". Historiador en pie de guerra . 2 de abril de 2006. Consultado el 11 de septiembre de 2018 .
  5. ^ Barkel, Barry M. "Diagramas de tuberías e instrumentos" (PDF) . AICHE . Consultado el 11 de septiembre de 2019 .
  6. ^ Heisig, Peter; Clarkson, John; Vajna, S., eds. (2010). Modelado y gestión de procesos de ingeniería . Londres: Springer. ISBN 978-1-84996-199-8.OCLC 637120594  .
  7. ^ Grossmann; Westerberg. "Desafíos de investigación en ingeniería de sistemas de procesos" (PDF) . Universidad Carnegie Mellon . Consultado el 17 de noviembre de 2023 .
  8. ^ Kershenbaum, LS (2006). "Control de procesos". Guía de la A a la Z sobre termodinámica, transferencia de calor y masa e ingeniería de fluidos . Thermopedia. doi :10.1615/AtoZ.p.process_control. ISBN 0-8493-9356-6. Recuperado el 15 de septiembre de 2019 .
  9. ^ Sahinidis, NV (2019). "Programación no lineal de enteros mixtos 2018". Optimización e ingeniería . 20 (2): 301–306. doi : 10.1007/s11081-019-09438-1 .
  10. ^ Sahinidis, Nikolaos V. (2004). "Optimización bajo incertidumbre: estado del arte y oportunidades". Computers & Chemical Engineering . 28 (6–7): 971–983. doi :10.1016/j.compchemeng.2003.09.017.
  11. ^ Ning, Chao; You, Fengqi (2019). "Optimización bajo incertidumbre en la era del big data y el aprendizaje profundo: cuando el aprendizaje automático se encuentra con la programación matemática". Computers & Chemical Engineering . 125 : 434–448. arXiv : 1904.01934 . doi :10.1016/j.compchemeng.2019.03.034. S2CID  96440317.
  12. ^ "Construir un mejor sistema de entrega: una nueva alianza entre ingeniería y atención médica". Centro Nacional de Información Biotecnológica . 2005 . Consultado el 15 de septiembre de 2019 .
  13. ^ ab Couper, James R. (2003). Economía de la ingeniería de procesos . Nueva York: Marcel Dekker. ISBN 0-8247-5637-1.OCLC 53905871  .
  14. ^ "Colección temática: Análisis de datos de procesos" . Consultado el 17 de noviembre de 2023 .
  15. ^ Shang, Chao; You, Fengqi (2019). "Análisis de datos y aprendizaje automático para la fabricación de procesos inteligentes: avances y perspectivas recientes en la era del big data". Ingeniería . 5 (6): 1010–1016. Bibcode :2019Engin...5.1010S. doi : 10.1016/j.eng.2019.01.019 .

Enlaces externos