Diseño

DISEÑO EN INGENIERÍA QUÍMICA
Traducción de la quinta edición original

Ray Sinnott / Gavin Towler

CONTENIDO
PRÓLOGO xv
CÓMO UTILIZAR ESTE LIBRO xix
AGRADECIMIENTOS xxi

1

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO 1
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
1.11.
1.12.

2

Introducción 2
Naturaleza del diseño 2
La anatomía de un proceso de producción química 8
Laorganización de un proyecto de ingeniería química 11
Documentación del proyecto 13
Códigos y estándares 16
Factores de diseño (márgenes de diseño) 18
Sistemas de unidades 18
Optimación 20
Referencias 44
Nomenclatura 44
problemas 46

FUNDAMENTOS DE LOS BALANCES DE MATERIA 51
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
2.10.
2.11.
2.12.

Introducción 52
La equivalencia entre masa yenergía 52
Conservación de la masa 53
Unidades utilizadas para expresar las composiciones 53
Estequiometría 54
Elección de los límites del sistema 55
Elección de la base para los cálculos 58
Número de componentes independientes 59
Restricciones en los caudales y las composiciones 60
Método algebraico general 61
Componentes clave 63
Reactante en exceso 64

vii

viii

CONTENIDO2.13.
2.14.
2.15.
2.16.
2.17.
2.18.
2.19.
2.20.
2.21.

3

FUNDAMENTOS DE LOS BALANCES DE ENERGÍA Y UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA 83
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
3.16.
3.17.
3.18.
3.19.
3.20.

4

Conversión, selectividad y rendimiento 65
Procesos de reciclado 70
Purga 73
Derivación (by pass) 74
Cálculos de estadono estacionario 74
Procedimiento general para los problemas de balances de materia 76
Referencias (lecturas adicionales) 77
Nomenclatura 77
Problemas 78

Introducción 84
Conservación de la energía 84
Formas de energía (por unidad de masa de material) 84
El balance de energía 86
Cálculo de la entalpía específica 90
Capacidades caloríficas medias 92
Efecto de la presión en la capacidadcalorífica 93
Entalpía de mezclas 95
Diagramas de entalpía–concentración 96
Calores de reacción 98
Calores estándar de formación 102
Calores de combustión 103
Compresión y expansión de los gases 104
Cálculos del balance de energía 112
Balances de energía en estado no estacionario 113
Recuperación de energía 115
Redes de intercambiadores de calor 124
Referencias 144
Nomenclatura 145Problemas 148

DIAGRAMAS DE FLUJO 153
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
4.7.
4.8.
4.9.

Introducción 154
Presentación de los diagramas de flujo 155
Programas de simulación de procesos 162
Especificación de componentes y de modelos de las propiedades físicas 165
Simulación de operaciones unitarias 169
Modelos de usuario 201
Hojas de cálculo con recirculación 205
Optimación de diagramasde flujo 216
Simulación dinámica 219

ix

CONTENIDO

4.10. Referencias 219
4.11. Nomenclatura 220
4.12. Problemas 221

5

TUBERÍAS E INSTRUMENTACIÓN 229
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
5.8.
5.9.
5.10.
5.11.
5.12.
5.13.

6

EVALUACIÓN DE COSTES Y DE PROYECTOS 291
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.8.
6.9.
6.10.
6.11.
6.12.

7

Introducción 230Diagramas T e I 230
Selección de válvulas 235
Bombas y compresores 237
Diseño mecánico de sistemas de tuberías 255
Selección del tamaño de la tubería 258
Control e instrumentación 268
Sistemas de control típicos 271
Alarmas, disparadores de seguridad y enclavamientos 279
Ordenadores en el control de procesos 281
Referencias 283
Nomenclatura 286
Problemas 287

Introducción 292
Costes,ingresos y beneficios 292
Estimación de los costes de capital 300
Estimación de los costes de producción y los ingresos 327
Impuestos y depreciación 345
Financiación del proyecto 350
Evaluación económica de los proyectos 355
Análisis de sensibilidad 373
Selección del portafolio de proyectos 377
Referencias 380
Nomenclatura 382
Problemas 384

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN 389
7.1.
7.2....