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Química para procesos

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algunas Aplicaciones de La industria química

Baterías

Ciencia de materiales

Desarrollo de sensores

Control y automatización

Recubrimientos

Conversión de energía

algunas Aplicaciones de La industria química

https://www.menti.com/al1z6gxp41ev

algunas Aplicaciones de La industria química Resultados del ejercicio

Actividades industriales

Manufactureras

Agropecuarias

Extractivas

Aprovechan recursos renovables o no renovables

Reciben materias primas de industrias extractivas y lo transforman

Por ejemplo:Crudo de petróleo y gas natural. Extracción de materias metálicos. Piedra, arena o arcilla. Actividades que ofrecen soporte a las anteriores.

Por ejemplo:Alimentación. Bebidas. Tabaco. Textil. Prendas de vestir. Cuero y calzado. Refinería de petróleo. Artes gráficas y reproducción de soportes grabados. Química. Farmacéutica. Caucho y plásticos. Minerales no metálicos. Metalúrgica. Siderúrgica. Automovilística. Armamentística. Robótica. Informática. Electrónica Aeronáutica. Aeroespacial.

La química es la ciencia que estudia la materia y los cambios que le ocurren

Materias primas

Proceso

Producto final

Operaciones unitarias

En las industrias de procesos, existen muchas semejanzas en cuanto a la forma en que que los materiales de entrada se modifican para obtener materiales de salida, es posiblesible clasificar estos procesos en una serie de etapas llamadas operaciones unitarias

Elaboración del queso

https://infogram.com/infografia-ever-baez-1hke60dz8kv525r

Operación unitaria

Proceso

Conjunto o secuencia de operaciones unitarias que modifican una materia prima para transformarla en un producto comercial o insumo

Etapa de un proceso donde se realiza una modificación específica

Clasificación de operaciones unitarias

Evaporación

Transferencia de calor

Flujo de fluidos

Destilación

Secado

Absorción

Extracción líquido líquido

Separación de membrana

Adsorción

Lixiviación líquido sólido

10

Cristalización

11

Filtración

12

Sedimentación

13

Etcétera....

14

Cambios químicos

Implican una modificación en la estructura de la materia

Cambios Físicos

No implican una modificación en la estructura de la materia. Las operaciones unitarias se refieren a procesos que involucran cambios físicos

Clasificación de la materia

Materia: Aquello que ocupa un lugar en el espacio y tiene masa

Descripción y representación de procesos

• Diagramas de bloques
• Diagramas de flujo
• Diagramas de tuberías e instrumentos

Diagrama de bloques. Esquema simplificado del proceso donde se presentan las principales etapas. Ejemplo

La caña (F) contiene el 16% de azúcar, 25% agua y el resto de pulpa y entra en un molino donde se obtiene una mezcla líquida (E) que contiene 13% masa en azúcar, 14 % pulpa y el resto agua; por otro lado el bagazo (D) se compone de 80% masa de pulpa el resto es agua y azúcar. La mezcla líquida (E) entra después en un proceso de filtrado (sugar screen) donde se recupera toda la pulpa que va humedecida y con un poco de azúcar (G), se sabe que en esta mezcla la pulpa tiene un 95 % masa, el resto es agua y azúcar; la otra salida del proceso de filtrado (H) pasa a un evaporador donde se obtiene agua pura (J) y una mezcla líquida (K) que tiene azúcar al 40% en masa. Finalmente la mezcla K pasa a un cristalizador donde se obtienen cristales 1000 kg/h de cristales de azúcar (M) y agua líquida en otra corriente. Dibuje un diagrama de bloques del proceso.

Diagrama de bloques. Esquema simplificado del proceso donde se presentan las principales etapas. Ejemplo

https://aplicaciones2.iteso.mx/ Office Visio

Diagrama de flujo de proceso (DFP).Diagrama que se usa para indicar los flujos y el equipo del proceso

Qué puede contener este tipo de diagramas?

• Tuberías
• Dirección del flujo
• Equipos representados con símbolos sencillos
• Líneas de recirculación y derivación

ISO 15519-1:2010(en): Specification for diagrams for process industry — Part 1: General rules ISO 15519-2:2015(en): Specifications for diagrams for process industry — Part 2: Measurement and control ISO 10628-1:2014(en): Diagrams for the chemical and petrochemical industry — Part 1: Specification of diagrams ISO 10628-2:2012(en): Diagrams for the chemical and petrochemical industry — Part 2: Graphical symbols ANSI Y32.11: Graphical Symbols For Process Flow Diagrams (withdrawn 2003) SAA AS 1109: Graphical Symbols For Process Flow Diagrams For The Food Industry

Diagrama de flujo de proceso. Diagrama que se usa para indicar los flujos y el equipo del proceso

Ejemplo

https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/sugar-cane

Diagrama de flujo de proceso.

Ejemplo

Diagrama de flujo de proceso.Diagrama que se usa para indicar los flujos y el equipo del proceso

Qué no contiene?

• Tipo de tubería
• Instrumentación
• Sistemas de control de nivel o flujo
• etc.

Diagrama de tuberías e instrumentos (DTI). Diagrama detallado que muestra detalles de las tuberías, equipos, instrumentos de medición y control

Los símbolos de los equipos e instrumentos se basan en la International Society of Automation (ISA) Standard S5.1 ( ISA standard is ANSI/ISA-5.1)

https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/0020294014534205a

Tarea: Selecciona alguna industria química relacionada con la mecatrónica, piensa en agún producto que te llame la atención, investiga el proceso de fabricación, averigua la información necesaria para generar el diagrama de bloques del proceso y utiliza Visio para generarlo

Ve más allá...

Trata de investigar el diagrama de flujo del proceso y el DTI Pudiste encontrarlo? Por qué sí o por qué no?

Manejo y almacenamiento de sustancias químicas peligrosas

Riesgos y peligros

Las sustancias químicas peligrosas pueden representar diversos riesgos: Toxicidad Inflamabilidad Explosividad Corrosividad Reactividad Estos riesgos pueden causar daños a la salud humana (peligros a la salud), al medio ambiente y a la propiedad (peligros físicos)

Sustancia tóxica

Sustancia que produce efectos nocivos a los seres vivos, algunas veces son perceptibles de inmediato y otras a largo plazo, originando trastornos a los diversos sistemas

*Las concentraciones máximas permisibles (CMP) se han establecido para las sustancias transportadas por el aire. Dichas concentraciones dan ordinariamente seguridad para una exposición de ocho horas diarias durante cinco días a la semana. Si aumenta el tiempo de exposición, entonces el nivel de seguridad de ésta debe ser modificado (en gases se dan en ppm)

1. 2-acetilaminofluoreno
2. 4-aminodifenilbencidina (y sus sales)
3. 3,3-diclorobencidina (y sus sales)
4. 4-dimetilamilnoazobenceno
5. alfanaftilamina
6. • betanaftilamina
7. • 4-nitrofenil
8. • betapropiolacetona
9. • éter bisclorometílico
10. • éter metilclorometílico
11. • 4,4-metilen-2-cloroanilina

Las siguientes sustancias son sospechosas de ser carcinógenas en el ser humano, por lo que la Occupational Safety and Health Administration de los Estados Unidos de Norteamérica ha establecido cifras cero de tolerancia con:

Sustancia inflamable

Sustancia que se quema con facilidad Agentes extintores 1. Agua 2. Espuma 3. CO2 4. Reactivo seco

Flash point (Punto de inflamación)

Sustancia explosiva

Sustancia sólida o líquida (o mezcla de sustancias) que de manera espontánea, por reacción química, puede desprender gases a una temperatura, presión y velocidad tales que pueden ocasionar daños a su entorno.

Ver video

Sustancia corrosiva

Aquellas capaces de destruir o dañar de modo irreversible aquellas superficies con las que entran en contacto. Todos los ácidos fuertes son corrosivos y reaccionan con bases, metales, ropa y piel. Aun sus vapores son corrosivos. No mezcle con solventes orgánicos. Las bases son corrosivas y reaccionan con ácidos, solventes orgánicos, ropa y piel.

Sustancia reactiva

La posibilidad que tiene una sustancia química peligrosa para liberar energía.

Comunicación de riesgos

Una Hoja de Seguridad (HDS) proporciona información básica sobre un material o susstancia química determinada. Esta incluye, entre otros aspectos, las propiedades y riesgos del material, como usarlo de manera segura y que hacer en caso de una emergencia.

Liga de HDS de sustancias del DPTI

Software libre (CRW)

Rombo NFPA

NFPA 704 es la norma que explica el "diamante de materiales peligrosos" establecido por la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego(inglés: National Fire Protection Association), utilizado para comunicar los riesgos de los materiales peligrosos. Es importante para ayudar a mantener el uso seguro de productos químicos. Se emplea para el transporte de productos envasados y a granel, y no para el almacenamiento estacionario.

Rombo NFPA

NOM-018-STPS-2015

Establecer los requisitos para disponer en los centros de trabajo del sistema armonizado de identificación y comunicación de peligros y riesgos por sustancias químicas peligrosas, a fin de prevenir daños a los trabajadores y al personal que actúa en caso de emergencia.

Pictogramas de peligros a la salud o medio ambiente

Pictogramas de peligros físicos

Ejemplos

Etiquetas en ITESO

H: Peligro físico o a la salud P: Consejo de prudencia EPP: Equipo de seguridad

Señalización

Los lugares donde se almacenan o manipulan sustancias químicas peligrosas deben estar claramente señalizados para advertir a las personas sobre los peligros y las medidas de precaución necesarias.

Señalización

NOM-026-STPS-2008 Establecer los requerimientos en cuanto a los colores y señales de seguridad e higiene y la identificación de riesgos por fluidos conducidos en tuberías.

Señalización

Actividad

Recorrido por los laboratorios del DPTI Llenado de etiqueta

Actividad

Práctica demostrativa de reactividad de potasio y flash point

Magnitudes y unidades

Una observación cuantitativa consiste en dos partes:Número Escala (unidad) 20 g 5 cm

Unidades fundamentales del SI

Unidades derivadas (llenar la siguiente tabla)

Prefijos del SI (Repaso de notación científica)

Prefijos del SI

¡Incertidumbre en la medición!

Un dígito que debe estimarse se llama incierto. Una medida siempre tiene algún grado de incertidumbre. Registre los dígitos ciertos y el primer dígito incierto (el número estimado)

Reglas para contar cifras significativas

• Los enteros distintos de 0 son significativos: 3456 (4 c.s.)

• Los ceros iniciales son ceros que preceden a todos los dígitos distintos de cero NO cuentan como cifras significativas 0.048 (2 c.s.) (4.8X10^-2)
• Los ceros entre dígitos distintos de cero cuentan como cifras significativas 16.07 (4 c.s.)
• Los en el extremo derecho del número son significativos sólo si el número contiene un punto decimal ( 9.300 tiene 4 c.s. y 150 tiene 2 c.s.)
• Falta una regla que se verá la siguiente clase

Para multiplicación o división

el número de cifras significativas en el resultado es el mismo que el número en la medida menos precisa utilizada en el cálculo. 1.342 × 5.5 = 7.381 =7.4

Para Para suma o resta

el resultado tiene el mismo número de decimales que la medida menos precisa utilizada en el cálculo.

Método del factor unitario

Ejercicios

Actividad Práctica de cálculo de volúmenes de sólidos con forma regular

Ley de los gases idealesPV=nRT P: Presión V: Volumen n: Mol R: Constante universal de los gases T: Temperatura

Experimentalmente se tiene que 1 mol de un gas ideal a 1 atm y 273.15 K (presión y temperatura estándar) ocupa un volumen de 22.414 L

Constante universal de los gases

Ejercicio

1 mol de un gas ideal a 7.00°C se encuentra en un recipiente esférico de 1.00 cm de radio con volumen flexible. El gas se calienta a presión constante hasta los 88.0°C, calcule el radio de la nueva esfera en cm después de que el gas se calienta. (Vesfera= (4/3) π 𝑟3)

Definición de temperatura

Lectura de pág. 62 de ebook (Hacer cuenta en https://elibro-net.ezproxy.iteso.mx/es/lc/iteso/inicio)

García-Colín Scherer, L. (2003). De la máquina de vapor al cero absoluto: calor y entropía: (3 ed.). FCE - Fondo de Cultura Económica. https://elibro-net.ezproxy.iteso.mx/es/lc/iteso/titulos/71992

Es posible pensar en la temperartura en dos niveles Macroscópico Microscópico

Macroscópico Ley cero de la Termodinámica: "Si de tres cuerpos A, B y C, A está en equilibrio térmico con B e independientemente A está en equilibrio térmico con C, entonces B y C están en equilibrio térmico entre sí"

Cómo se relacionan las distintas escalas de temperatura?

"File:Y-intercept line gen.svg" by Lfahlberg is licensed under CC BY-SA 3.0.

Microscópico

"Siempre que dos gases ideales se encuentren a la misma temperatura deben tener la misma energía cinética promedio"