Intensificación de Procesos - Descripción General
Intensificación de Procesos - Descripción GeneralLilian Silva GarcíaUIS - 2021
1. Origen
1.1. La idea surge en los años 70 por el Process Technology Group en ICIs New Science Laboratory cuando se revisa el capital y encuentra que lo más importante para lograr ahorro era fijarse en sus plantas. Se basaron en el enfoque Lang Factor que es la relación entre el costo total de instalación de un proceso en una planta y el costo de sus principales componentes técnicos
2. Ventajas
2.1. La más importante es la reducción de capital, pero rápidamente aparecieron otros:
2.1.1. Seguridad: Hendershot (1997) Habló de 4 estrategias para el diseño de plantas más seguras: Minimizar, sustituir, Moderar y Simplificar. La producción continúa tiene beneficios sobre la producción por lotes ya que el calor producido es mejor distribuido, los residuos son menores y más manejables, entre otros.
2.1.2. Entorno: Una planta intensificada será más pequeña. Las torres de absorción o destilación serán más compactas y el costo de tratamiento de afluentes gaseosos o acuosos será menor. Se permite que plantas más pequeñas se instalen en más sitios y con esto se mejora la logística de comercialización y se reducen los tiempos de entrega.
2.1.3. Energía: Se identifican mejores técnicas para lograr aumentar la intensidad del entorno dinámico de fluidos, para acelerar la transferencia de calor, masa y momento en un proceso u operación. Se mejora la capacidad de la industria de procesos para cumplir con los objetivos energéticos y calentamiento global acordados por la Unión Europea en Kioto.
2.2. Evaluaciones Energéticas Tempranas del Reino Unido
2.2.1. UK ha evaluado la eficiencia energética en tres aspectos: Intercambiadores de calor compactos, mejora en la transferencia de calor y masa e Intensificación de Procesos, todos para ahorrar energía. Se estima que 1000 ktoe/año se ahorrarían si PI se extiende a otras industrias como la del vidrio y el metal.
2.2.2. Es urgente reemplazar los procesos/plantas para lograr una integración efectiva que ayude a reducir las emisiones de carbono.
2.3. Estrategia Actual de UK sobre la Intensificación de Procesos
2.3.1. El Reino Unido ha reducido el apoyo a PI desde 2005 porque el estudio de Carbon Trust considera que la "sustitución de procesos" es un área donde PI falla. Consideran que el área de Micro fluidos para procesos químicos debe ser revisada periódicamente para verificar la necesidad del apoyo.
2.4. Una Gran Iniciativa Europea
2.4.1. En 2005 Arthur D. Little empieza un estudio en Países Bajos y Alemania para obtener información sobre la Eficiencia Energética de la PI. Se estima que para 2050 se podrían ahorrar de 50 a 100 PJ (PetaJoules) por año
2.4.2. Si se cambia la producción en bloques a continua se podrían dar reducciones de energía así: Menor energía necesitada en limpieza de la planta, calor de mayor calidad, aumento en las tasas de reacción y reducción de pérdidas del sistema.
2.5. Soporte de Estados Unidos a la PI
2.5.1. USA hace aportes a PI en Procesos Industriales como Destilación Híbrida, Reactores Novedosos, Métodos novedosos en Secado y Evaporación.
2.5.2. Destacados en el programa:
2.5.2.1. Reactores Multifuncionales
2.5.2.2. Ahorro de Combustible y electricidad del 50%
2.5.2.3. Reducción de Residuos
2.5.2.4. Ahorros potenciales de 70 PJ (PetaJoules) para 202
2.6. El proceso Empresarial
2.6.1. Desde la concepción de la PI se tuvo en mente el impacto en los negocios ya que es el factor más relevante al decidir adoptar la estrategia.
2.6.2. Se crea la manufactura just-in-time que reduce el costo de almacenaje.
2.6.3. LA PI permite producir los nuevos productos más rápidamente y esto aumenta la vigencia de los mismos hasta a mas de 20 años de producción.
2.6.4. Se empieza a dejar de lado la producción en lotes y la producción continua toma su lugar con menores costos y más eficiencia.
3. Obstáculos de la Intensificación de Procesos
3.1. En plantas existentes y depreciadas es muy dífícil introducir equipos de PI
3.2. Se deben crear una gama amplia de Tecnología de PI para los diferentes reactores y tareas de separación para lograr que sean incorporados en la mayoría de plantas.
3.3. Debido al costo de implementación muchas plantas se consuelan con el segundo lugar en vez de decantarse por la innovación y eficiencia.
3.4. Es más económico implementar plantas de PI desde cero que renovar las existentes. Aunque el costo inicial es mayor los esfuerzos se recomendarían en el tiempo.
4. Para llegar al "Apetito del Lector"
4.1. La mejor manera de demostrar el funcionamiento de la PI es a través de ejemplos. Se tienen datos recolectados de dos unidades de desaireación de Agua donde vemos reducciones gracias a la IP. La inversión bajó de 1.0 a 0.6, El consumo energético pasó de 1.0 a 08; la "huella" medioambiental pasa de 1.0 a 0.2, El peso de la planta baja de 1.0 a 0.1 y el tamaño de 1.0 a tan solo 0.1. Estos son datos reales y muy alentadores para adoptar y mejorar cada día la PI.
5. Lilian Silva García
6. UIS - 2021
7. Introducción
7.1. Las principales ventajas de la PI (Intensificación de Procesos por su sigla en Inglés) incluyen: Plantas mas seguras, reducción del Impacto Ambiental y Ayuda en la Reducción de las Emisiones de Carbono.
8. Qué es PI
8.1. La Intesificación de Procesos involucra cualquier desarrollo de la Ingeniería Química en tecnologías más pequeñas, más limpias, más seguras y con mayor eficiencia.
8.2. Para poder competir en este mundo que crece cada día se hacen necesarias mejores plantas en términos de diseño y en esta vía se juntaron 7 "temas clave" que dichos desarrollos deben tener: - Reducción de la Inversión de Capital - Reducción del uso de energía - Reducción de costos en materias primas - Flexibilidad en procesos y reducción de Inventario - Mayor seguridad en los procesos - Mayor atención en Calidad - Mejor desempeño ambiental.
8.3. Otros Beneficios
8.3.1. Reducción de tamaño de las plantas y productos con "propiedades que son controladas de mejor manera".
8.3.2. Aumento en la velocidad de procesos.