5. Diseño Mecanico De Equipo De Proceso 5o3c5z

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Minatitlán 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: Horas teoría-horas práctica-créditos:

DISEÑO MECÁNICO DE EQUIPO DE PROCESO Ingeniería Química PRF-1605 3-2-5

2.- PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. La meta de un “diseño de planta” es desarrollar y presentar una planta completa que pueda operar sobre una base industrial efectiva. Para alcanzar esta meta, el Ingeniero Químico, debe tener la habilidad de combinar muchas unidades o piezas de equipos diferentes en una planta operando adecuadamente. Para que esto sea posible, cada unidad de equipo debe ser capaz de cumplir su función necesaria. Por lo tanto el diseño de equipo es una parte esencial en el diseño de una planta. El ingeniero que desarrolla un diseño de procesos debe aceptar la responsabilidad de preparar las especificaciones de las piezas individuales de equipo y debe estar familiarizado con los métodos de fabricación de los diferentes tipos de equipo. En este aspecto debe reconocerse la importancia de una adecuada selección de los materiales de construcción. Los datos de diseño deben ser desarrollados, dando tamaños, condiciones de operación, número y localización de las unidades, variaciones permisibles, y otra información. Muchos detalles de construcción son manipulados por el fabricante, pero el ingeniero químico debe sentar las bases para la información de diseño. Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Químico la capacidad para diseñar, seleccionar, los materiales y equipo relacionados. Esta materia representa la parte integradora de los conocimientos adquiridos en balance de momento calor y masa, mecanismos de transferencia, operaciones unitarias, procesos de separación, síntesis de procesos, simulación, mecánica de fluidos, sistemas de cogeneración, y reactores químicos que se deben tener en cuenta en el desarrollo de todo proyecto de una planta química. El empleo de las técnicas modernas de comunicación, así como la necesidad de un segundo idioma son indispensables en ésta materia para la investigación y formulación de problemas prácticos. Esta materia da soporte a las materias de Simulación de Procesos e Ingeniería de Ingeniería de Proyectos. Intención didáctica. El temario está organizado en cuatro unidades. En la unidad uno se estudiarán los diferentes materiales y aleaciones para la fabricación de los equipos en base a las condiciones de operación y el tipo de fluido a manejar, en la unidad dos se estudiarán los códigos ASME y API

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Minatitlán aplicables para el dimensionamiento de recipientes sujetos a presión, tanques de almacenamientos, así como el dimensionamiento y diseño de los rios (bridas, codos, entradas hombre, empaques), todo en base a la condiciones de operación y diseño, respetando las normas internacionales. En la unidad 3 donde se aplicaran los conceptos desarrollados en la unidades 1 y 2 y los principios básicos particulares para el diseño y dimensionamiento de cada equipo en particular, en los cuales no existen reglas, si no criterios y correlaciones de estudios piloto o experiencias prácticas. Por último la unidad 4 donde se estudiará el dimensionamiento, selección de los equipos de seguridad (válvulas de seguridad, discos de ruptura, sistemas de venteo) en base a normas internacionales para garantizar la operación segura de los equipos de proceso en caso de que se presente una falla, sin afectación al personal. 3.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: El estudiante podrá conocer los diferentes equipos que se utilizan en la industria, su funcionamiento así como el tipo de material con que están hechos

Competencias genéricas: Competencias instrumentales  Capacidad de análisis y síntesis.  Capacidad de organizar y planificar.  Capacidad para aplicar conocimientos adquiridos.  Comunicación oral y escrita de su propia lengua.  Habilidades básicas de manejo de la computadora.  Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas.  Solución de problemas  Capacidad de seleccionar y tomar  decisiones Competencias interpersonales • Capacidad crítica y autocrítica • Trabajo en equipo • Habilidades interpersonales Competencias sistémicas • . Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica • Habilidades de investigación

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Minatitlán • Capacidad de aprender • Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) • Preocupación por bajar costos. • Búsqueda del logro.

4.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Minatitlán, 27 de Octubre 2015

Participantes

Evento

de la Academia De Ingeniería Quimica

Definición de los Programas de Estudio de las materias del módulo de Especialidad en procesos de la Carrera de Ingeniería Química

5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Al término del curso el estudiante lograra desarrollar diseños de procesos, preparar las especificaciones de equipo, conocer los métodos de fabricación de los diferentes tipos de equipo, seleccionar adecuadamente los materiales de construcción; en base a los datos de diseño, tamaños, condiciones de operación. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS  Métodos numéricos  7.- TEMARIO Unida Temas d 1 Materiales de construcción

Subtemas 1.1 Propiedades físicas y mecánicas 1.2 Corrosión Tipos de corrosión

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Minatitlán Factores de corrosión Métodos de protección y pruebas 1.3 Tratamiento de superficies y recubrimientos 1.4 Selección del material por norma. Diseño de 2.1 Recipientes a presión interior recipientes a 2.2 Recipientes a presión exterior presión y 2.3 rios atmosféricos  Tapas (código ASME y  Cálculo, selección y dimensionamiento API) de bridas (código ASME)  Selección de empaques 2.4 Recipientes atmosféricos de sección rectangular y esférica (código API). 2.5 Tanques de almacén (código API)

2

3

Diseño de equipo

4

Diseño y selección de equipo de protección

3.1 Separadores de gas- liquido 3.2 Equipos de separación de sólidos. Filtros. Separadores ciclónicos. Centrifugas. 3.3 Equipo de mezclado y agitación. 3.4. Secadores. 3.5 Intercambiadores de calor 3.6 Reactores químicos 3.7 Calderas y generadores de calor. 3.8 Torres de enfriamiento. 4.1 Válvulas de seguridad 4.2 Discos de ruptura 4.3 Sistemas de venteo 4.4Válvulas de control 4.5 Intelocks

8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS 

Estimar mediante un examen diagnóstico el nivel de aprendizaje y comprensión de los conocimientos previos, con objeto de homogeneizarlos. • Manejar un simulador comercial para análisis, diseño y optimización del diámetro óptimo. • Analizar resultados de los cálculos. • Establecer talleres grupales para la solución de problemas a lo largo del curso.

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Minatitlán • Promover talleres de solución de casos de estudio. • Realizar una recapitulación de los temas principales, al término de cada unidad. • Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN • • • • •

Examen escrito Reporte de investigaciones documentales Participación en tareas encomendadas Presentación de un proyecto final.

Técnicas e Instrumentos de evaluación: • Portafolio de evidencias: Reportes escritos, solución de ejercicios extra clase, actividades de investigación, elaboración de modelos o prototipos, análisis

10.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1. Materiales de construcción. Competencia específica a desarrollar Conocerá las diferentes propiedades físicas y químicas de los materiales de construcción de los diferentes equipos y recipientes de los procesos químicos y con ello lograr la selección adecuada de los materiales y aleaciones resistentes a las condiciones de operación en función de los fluidos a manejar y los tipos de corrosión que se pueden presentar en los procesos químicos.

Actividades de Aprendizaje    

Explicar las diferentes propiedades físicas y químicas de los materiales. Conocer los diferentes tipos de corrosión. Explicar los diferentes tipos de protecciones contra la corrosión. Análisis y evaluación técnica económica de los sistemas de control de la corrosión

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Minatitlán Unidad 2. Diseño de recipientes a presión y atmosféricos (código ASME y API) Competencia específica a desarrollar

Actividades de Aprendizaje

Conocer y aplicar la metodología del código ASME y API para el diseño, dimensionamiento de recipientes a presión, atmosféricos, tanques de almacenamiento, rios, tuberías.

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

Unidad 3. Diseño de equipo Competencia específica desarrollar

Aplicar la metodología del código ASME para dimensionamiento de recipientes sujetos a presión en base a los fluidos a contener y de las condiciones de operación y diseño. Aplicar la metodología del código API para dimensionamiento de tanques de almacenamiento en base a los fluidos a contener y de las condiciones de operación y diseño. Aplicar los códigos ASME, API para dimensionar los rios, bridas, entradas hombre, tuberías etc.

a Actividades de Aprendizaje

Conocer y aplicar las bases de diseño de equipos de separación gas- liquido, liquido-sólidos, gassólido; equipos de secado de sólidos, de gases, intercambiadores de calor, generadores de vapor, torres de enfriamiento, reactores y sistemas de agitación.

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 

Investigar y aplicar las bases de diseño de separadores, secadores, filtros (a presión, a vacío), sistemas de cristalización. Investigar y aplicar las bases para dimensionar reactores. Establecer, seleccionar y dimensionar sistemas de agitación para gas-liquido,

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sólido-liquido. Investigar las bases para diseño y dimensionamiento de calderas y hornos de calentamiento e intercambiadores de calor. Investigar las bases para diseño y dimensionamiento de torres de enfriamiento. Realizar ejemplos de dimensionamiento equipos de proceso a condiciones reales de operación.

Unidad 4. Diseño y selección de equipo de protección. Competencia específica a desarrollar Definir, dimensionar, seleccionar el equipo de protección necesario para garantizar la operación segura de los equipos para el personal y los equipos mismos.

Actividades de Aprendizaje 

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Investigar las bases para diseño y dimensionamiento de válvulas de seguridad y discos de ruptura. Investigar las bases para diseño y dimensionamiento venteos de seguridad Investigar las bases para diseño y dimensionamiento sistemas de control como intelock de seguridad

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11.- FUENTES DE INFORMATION 1. Ernest Ludwig Applied Process design for Chemical and petrochemicals plants Gulf Publishing Co. 2. Handbook of Environmental Degradation of Materials. Myer Kutz, Delmar, New York. 3. Códigos A.S.M.E. Diseño y dimensionamiento de recipientes sujetos a presión 4. Valiente Barderas Antonio Flujo de fluidos Limusa Noriega. 5. Códigos A.P.I. Diseño y dimensionamiento de tanques de almacenamiento, API 520. Válvulas de seguridad y discos de ruptura. 6. NOM. Mexicanas para diseño y operación de recipientes a presión. 7. CHEMICAL ENGINEERING, J. M. COULSON and J. F. RICHARDSON 8. Códigos TEMA para diseño de cambiadores de Calor.

12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS 1.-Solucionar casos de estudio mediante software desarrollado. 2.- Solucionar casos de estudio mediante software comercial ASPEN, HTRI, CHEMCAD, Hysys etc. 3.- Desarrollo de hojas de cálculo en Excel para diseño de separadores, filtros, secadores, tuberías, rios, recipientes, PSV, calderas y torres de enfriamiento.