Procedimiento para enfrentar tareas de diseño de procesos de la industria azucarera y sus derivados

Revista Mexicana de Ingenierı́a Quı́mica Academia Mexicana de Investigación y Docencia en Ingenierı́a Quı́mica, A.C. Revista Mexicana de Ingeniería Química Volumen 11, Número 2, Agosto 2012 Vol. 11,CONTENIDO No. 2 (2012) 333-349 ISSN 1665-2738 1 Volumen 8, número 3, 2009 / Volume 8, number 3, 2009 1 PROCEDIMIENTO PARA ENFRENTAR TAREAS DE DISEÑO DE PROCESOS DE LA INDUSTRIA AZUCARERA Y SUS DERIVADOS 213 Derivation and application of the Stefan-Maxwell equations PROCEDURE TO DEAL PROCESS DESIGN TASKS IN THE SUGAR INDUSTRY (Desarrollo y aplicación de las ecuaciones de Stefan-Maxwell) AND ITS DERIVATIVES Stephen Whitaker A. Pérez-Martı́nez1∗ , E. Cervantes-Mendieta4 , M.C. Julián-Ricardo1 , E. González-Suárez2 , A. Gómez-Atanay3 , H. Oquendo-Ferrer1 , P. Galindo-Llanes1 y L. Ramos-Sánchez1 1 Biotecnología / Biotechnology Departamento de Ingenierı́a Quı́mica. Universidad de Camagüey Ignacio Agramante y Loynaz. Camagüey. Cuba. 2 Centro de Análisis de Procesos. Universidad Central Abreu de Las Villas, Villa Cuba. 245 Modelado de la biodegradación en biorreactores deMartha lodos de hidrocarburos totales delClara, petróleo 3 Empresa Soluciones Mecánicas de Camagüey. 4 Instituto Tecnológico de Orizaba. Orizaba. México intemperizados en suelos y sedimentos Recibido of 26sludge de Septiembre 2011; Aceptado 4 dehydrocarbons Marzo 2012weathering in soil (Biodegradation modeling bioreactors of total petroleum and sediments) Resumen S.A. Medina-Moreno, S. Huerta-Ochoa, C.A. Lucho-Constantino, L. Aguilera-Vázquez, A. JiménezLa tarea de diseño constituye un campo actual de investigación de la ingenierı́a quı́mica. El presente trabajo se centra en describir González y M. Gutiérrez-Rojas los pasos que conforman un procedimiento secuencial para el diseño de procesos quı́micos. La selección de la alternativa 259 Crecimiento, sobrevivencia y adaptación de Bifidobacterium infantis a condiciones ácidas Estos criterios tienen tecnológica óptima tiene en cuenta criterios técnicos, medioambientales y económicos de forma heurı́stica. la caracterı́stica de ser cuantificables y posibilitar la toma de decisiones. Para la identificación de los pasos se consideraron los (Growth, survival and adaptation of Bifidobacterium infantis to acidic conditions) antecedentes sobre el diseño de procesos publicados por Ulrich y su comparación con procedimientos secuenciales heurı́sticos L. Mayorga-Reyes, P. Bustamante-Camilo, Barranco-Florido Azaola-la viabilidad que consideran que durante el diseño de planta se debe tenerA.enGutiérrez-Nava, cuenta el análisisE. complejo de procesos,yelA. contexto, técnica, la factibilidad económica y la compatibilidad medioambiental de la tecnologı́a finalmente seleccionada. Por último se Espinosa ejemplifica a través de un estudio de caso relacionado con la producción de un alimento animal a partir de residuos y subproductos 265 Statistical approach to optimization of ethanol fermentation by Saccharomyces cerevisiae in the de la industria azucarera. Puede concluirse que el procedimiento secuencial permite la selección de alternativas tecnológicas óptimas relacionadas los derivados la industria azucarera. Los criterios técnicos, económicos y medioambientales pueden presence con of Valfor® zeolitedeNaA cuantificarse utilizando soportes informáticos asequibles, como el MATLAB y el EXCEL. (Optimización estadística de la fermentación etanólica de Saccharomyces cerevisiae en presencia de Palabras clave: diseño de procesos, industria azucarera, diagrama heurı́stico. zeolita Valfor® zeolite NaA) Abstract G. Inei-Shizukawa, H. A. Velasco-Bedrán, G. F. Gutiérrez-López and H. Hernández-Sánchez Process design is an open research field in chemical engineering. This project focuses on the description of the sequential proceduresteps for a chemical process design. An optimal technological alternative is arrived to by considering technical, Ingeniería procesos / Process engineering environmental and de economic factors in a heuristic approach. These criteria are easily quantified and permit to establish designer’s decisions. The identification of these steps take account somey precedents design made by 271 Localización de una planta industrial:into Revisión crítica adecuaciónabout de losprocess criterios empleados en Ulrich and comparison with some sequential heuristic procedures considering design during the whole process. Finally, a case study example esta decisión dealing with the an animal feedstuff production derived from sub-products of the sugar cane industry is provided. It is concluded (Plant site selection: Critical and adequation criteria used in this that the sequential procedure allowed forreview an optimum technological alternative. Thedecision) technical, economics and environmental criteria couldJ.R. be Medina, quantifiedR.L. using software such as MATLAB and EXCEL. Romero y G.A. Pérez Keywords: process design, sugar industry, heuristic diagram. ∗ Autor para la correspondencia. E-mail: Tel. 01-271-71-20218 Publicado por la Academia Mexicana de Investigación y Docencia en Ingenierı́a Quı́mica A.C. 333 Pérez-Martı́nez y col./ Revista Mexicana de Ingenierı́a Quı́mica Vol. 11, No. 2 (2012) 333-349 1 Introducción tener en cuenta el análisis complejo de procesos, el contexto, la viabilidad técnica, la factibilidad económica y la compatibilidad medioambiental de la tecnologı́a finalmente seleccionada. Resulta muy complejo plantear en un esquema formal, la actividad de diseño en la ingenierı́a de procesos. Esto se debe a que un proceso quı́mico En la Fig. 1, se muestra el procedimiento está vinculado al tratamiento de materiales, mediante secuencial utilizado. transformaciones fisicoquı́micas y/o biológicas, y/o procesos de separación fı́sica. Lo cual involucra Apéndices a variables estructurales que están ligadas a la estructura Producto demandado del diagrama de flujo, es decir, que especifican la presencia de los distintos equipos y su diagrama de Selección de tecnología interconexiones. Ası́ como también a las variables de operación, las cuales representan parámetros de Definir esquema tecnológico operación (temperatura, flujo, presión, entre otros), y ciertas caracterı́sticas funcionales de los equipos, Estimación de Capacidad conocidas como parámetros de diseño. La tarea de diseño lleva implı́cita la necesidad de Macrolocalización seleccionar dentro de un conjunto de posibilidades, aquellas alternativas que en base a un criterio Balance de masa y energía predeterminado, cumplan con los objetivos deseados (Scenna, 2007). La resolución matemática de la No Consumo de materia prima < misma tiende a ser muy complicada por la naturaleza Disponibilidad materia prima mixta entero-real del problema de optimización, su Si no linealidad y su alta dimensionalidad. Esto requiere de herramientas informáticas diseñadas a tal No Medioambientalmente efecto como GAMS, Aspen Plus, Chemcad, entre compatible otras, (...truncated)