Química Industrial

Vinculado a la historia del petróleo pero conservando sus propias particularidades, el gas natural está constituido principalmente por metano CH4, etano C2H6, propano C3H8 y butano C4H10, naftas, ácido sulfhídrico H2S y dióxido de carbono CO2. Sus fuentes naturales se encuentran tanto asociadas con el petróleo (gas húmedo) como sin él (gas seco e hidratos de metano). Conocido por los persas y chinos, su historia moderna comienza con su uso como gas de alumbrado en Londres y París a finales del siglo XVIII. En 1855 R.W. Bunsen inventa su famoso mechero y con el mismo inicia la industria de los quemadores de gas. Producto de procesos de descomposición orgánica el metano también es hallado en pantanos y basureros. Es constituyente del gas de hulla (carbón), conocido como grisú. Condensa a -162ºC, sus intervalos de explosividad están entre 5 y 15 % en volumen de aire y su calor de combustion asciende a 50 MJ/kg. El metano es el combustible principal para generar electricidad en las Centrales de Potencia de Ciclo Combinado y también es materia
prima para la síntesis química de metanol, formaldehído, formalina y adhesivos entre otras muchas cadenas de producción industrial. Del etano se obtiene el polímero de mayor importancia económica y de impacto ambiental como lo es el
polietileno. La mezcla propano-butano constituye el célebre combustible casero GLP (Gas Licuado a Presión). De las naftas, que es una cotizada y compleja mezcla de hidrocarburos ligeros de muy alta calidad, se obtienen lubricantes, tintes y medicamentos entre otros bienes de consumo cotidiano y del ácido sulfhídrico se obtiene hidrógeno y azufre. Como puede verse el gas natural es de una importancia similar a la del petróleo. El consumo mundial de Gas Natural asciende a 3 670 billones de metros cúbicos por año. Las modernas plantas pueden procesar hasta 14 millones de metros cúbicos cada día.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA PLANTA CRIOGÉNICA

El gas natural “dulce” procedente de las respectivas plantas endulzadoras llega a una presión de 70 kgf /cm2 (7 MPa o 1029 psig) y 45ºC. Ver figura siguiente. Entra al enfriador EA-1 que disminuye su temperatura a 35ºC. Se envía a los deshidratadores DA-01 que tienen como propósito quitarle toda el agua y evitar que por las bajas temperaturas sus cristales taponen los conductos. Ya seco, el gas se dirige al tren de enfriamiento EA 2,3,4 y a los sistemas de expansióncompresión GC-GB 1 y 2, que baja su temperatura a -18ºC, -45ºC, -75ºC y -97ºC respectivamente, cuyas corrientes líquidas que proceden de los separadores FA-2,3,4,6, alimentan los platos 18, 8, 6 y 1 de la torre desmetanizadora CA-01.

El gas que sale de la torre desmetanizadora a -97ºC por su domo es usado como fuido que contribuye a enfriar el gas dulce de entrada el cual, ya frio, es comprimido en el compresor de alta presión GB-03 a 8 MP que es enviado fuera de los límites de batería a las Plantas petroquímicas y de Ciclo Combinado. Una pequeña fracción de este gas es enviado al calentador EA-01 para formar la corriente de secado usada en los deshidratadores DA-01 misma que es reciclada.

El etano, propano, butano y naftas en fase líquida y que se salen de los fondos de la torre desmetanizadora CA-1, son enviados fuera de los límites de batería hacia la planta Fraccionadora.

DFP

Sin pretender agotar el tema ni mucho menos solo abordaremos la transformación de las materias primas que pueden ser transformadas en el llamado sector primario de una economía donde se sitúa precisamente gran parte de la industria química inorgánica y de los hidrocarburos. Esto es, nos concentraremos en los procesos de obtención de moléculas simples como el amoniaco, el ácido sulfúrico y el gas natural entre otros, a partir de sus insumos que provienen de minas y pozos. Pero antes de hacerlo una introducción a los conceptos de Ingeniería de Procesos y a la Ingeniería de Servicios permitirá establecer las expresiones básicas de la Ingeniería Química requeridos para aplicar los balances desarrollados en el capítulo anterior a los Procesos Industriales.

La sacarosa también denominada azúcar se extrae principalmente de la caña de azúcar o de la remolacha azucarera y es un producto de gran importancia para el consumo humano por su alto contenido energético. Se puede clasificar por su origen, pero también por el grado de refinación de éste, expresada visualmente a través del color (azúcar moreno, azúcar rubio, blanco) el cual indica principalmente el porcentaje de sacarosa que se le ha extraído.

Desde hace más de diez años, la producción mundial de azúcar ha mostrado una tendencia creciente, llegando a producir 186.33 millones de toneladas en el último ciclo azucarero (2021/2022), dicho desarrollo ha consolidado a la industria azucarera como una de las principales agroindustrias.  

En México, esta industria es una de las más importantes, cuenta con 50 ingenios azucareros que producen un total de 6,185,050 toneladas de azúcar y generan más de dos millones de empleos directos e indirectos con actividades productivas en 15 entidades federativas y 227 municipios.

A lo largo de este blog se abordarán los aspectos más relevantes de la industria azucarera, así como las operaciones unitarias involucradas en el proceso productivo del azúcar para la consulta de alumnos y docentes de la carrera de ingeniería química.

Se denomina coloquialmente azúcar a la sacarosa y se trata de un cuerpo sólido cristalino, soluble en agua y cuyo color en estado puro es blanco. El azúcar se obtiene principalmente de la caña de azúcar o de la remolacha azucarera y es la combinación de dos carbohidratos diferentes; una molécula de fructosa y una molécula de glucosa, por lo que forma parte de los disacáridos. 

El azúcar es utilizado para edulcorar gran variedad de alimentos, para reducir su acidez y para mejorar su conservación, pues el azúcar impide el crecimiento de muchos microorganismos. Es el ingrediente estrella de la repostería y, aunque no sea algo bueno, está presente en muchos productos que consumimos diariamente.

HISTORIA

La gran expansión comenzó con la introducción del cultivo de la caña de azúcar en el Nuevo Mundo, cuando los españoles llevaron las plantaciones azucareras a Santo Domingo y luego al resto del Caribe. En los siglos XVI y XVII, el francés Oliver de Serres exploró diversas técnicas agrícolas científicas y escribió una serie de trabajos sobre cómo producir más y diferentes alimentos en función del tipo de suelo. En el siglo XVIII el azúcar ya era verdaderamente accesible y para el siglo XIX terminó de popularizarse, convirtiéndose en la industria más importante del continente.

PROPIEDADES

● El azúcar proporciona en promedio el 12% de los hidratos de carbono, elementos productores de energía en el cuerpo humano.

●   Ayuda a mantener la buena condición de los tejidos, favoreciendo el funcionamiento adecuado del cuerpo.

● El consumo de azúcar es indispensable para el funcionamiento del hígado, la comunicación que realizan las neuronas, así como para mantener la condición óptima de la sangre, con los beneficios que eso produce a todo el organismo. 

●Posee un alto índice de palatabilidad, que lo convierte en ingrediente esencial para consumir determinados alimentos por parte de grupos de población como los niños y los mayores.

TIPOS DE AZÚCAR Y SUS CARACTERÍSTICAS 

El azúcar se puede clasificar de diferentes formas, ya sea por su origen (caña de azúcar o remolacha azucarera) o por su grado de refinación. Normalmente la refinación se expresa visualmente a través del color, como puede ser el azúcar moreno, azúcar rubio o blanco; lo cual tiene relación principalmente con el porcentaje de sacarosa que se le ha extraído en los procesos industriales.

Azúcares blancos 

Los azúcares blancos son los más conocidos y usados en repostería. Son sometidos a un proceso de refinación, que los convierten en el azúcar más pobre a nivel nutricional. En el mercado se consigue en varias presentaciones:

Azúcares morenos

Para producir estos azúcares se utiliza el mismo proceso, salvo la última etapa. En el azúcar blanco, la sacarosa se separa completamente de la melaza, mientras que en el azúcar moreno se conserva parte de esta melaza. De acuerdo con lo anterior se distinguen varios tipos:

 

Aprendizaje

UNIDAD 1. Para reforzar el aprendizaje

1. Definición
2. Transporte de fluidos
3. Alto vacío (Eyectores)
4. Altas presiones (Compresores)
5. Refrigeración y licuación de gases
6. Producción de Combustibles
7. Transmisión del calor
8. Calefacción mediante fluidos intermedios. Vapor de agua
9. Evaporación
10. Desintegración mecánica de sólidos
11. Tamizado y tamices
12. Separaciones hidráulicas
13. Fluidización de sólidos
14. Filtración
15. Transferencia de materia (difusión)
16. Humidificación.
17. Secado
18. Absorción de gases
19. Extracción de líquidos con líquidos
20. Extracción de sólidos con líquidos
21. Destilación y rectificación
22. Adsorción e intercambio iónico
23. Cristalización
24. Agitación y mezcla de materias

El curso ya no recibe más inscripciones.

Se les invita a estar pendientes para la próxima fecha.

Un proceso industrial es un conjunto de actividades que se realizan para convertir la materia prima en un producto final.

Ante todo, vamos a aclarar que en el proceso industrial se realizan actividades y procedimientos. Estos permiten que la materia prima pueda sufrir modificaciones. Estas modificaciones pueden alterar el tamaño, la forma, la densidad, la estética o el color de la materia prima que es objeto de transformación.

Un proceso industrial debe reunir las siguientes características:

1. Se tiene que dar una manipulación de las materias primas: Las materias primas tienen que ser manipuladas para poder alcanzar distintos propósitos o finalidades.
2. Aplica operaciones, actividades y métodos para alterar las materias primas: Se tienen que aplicar distintas tareas para lograr alterar y acondicionar las materias primas.
3. Las materias primas se convierten en productos finales: Las materias primas se manipulan, se alteran y se transforman finalmente en un producto.
4. Es importante para la economía: Porque sin este proceso sólo se podría usar los recursos en su estado natural. Muchos recursos naturales no tendrían utilidad sino son transformados, como sería el caso del petróleo. Por esa razón se convierten en productos y con ellos se obtiene un beneficio.
5. Beneficia a los usuarios de los productos finales y mejora la calidad de vida: Estas transformaciones van dirigidas a lograr que la vida del ser humano sea más fácil y que paralelamente se logre simplificar el proceso productivo.

Tipos de procesos industriales

1. Primarios o extractivos

2. Secundarios o de fabricación

Al concluir el 2019, se observó que la balanza comercial de la industria química mexicana exhibió un desequilibrio al presentar un déficit de (-) 23,115 millones de dólares (mdd), cifra relativamente menor en (-) 7.3%, en términos absolutos, a la observada en el 2018. Lo anterior como consecuencia de importaciones químicas que descendieron a 32,024 mdd que registraron un decrecimiento de (-) 5.9% anual; mientras que, las exportaciones reportaron un 8% anual al lograr un valor de 8,909 millones de dólares.

El intercambio comercial de mercancías químicas con el bloque de América del Norte (TLCAN), durante el recién concluido año, resultó en un saldo de 1,565 mdd, el cual reflejó un decrecimiento, en términos absolutos, de -8.4% respecto al 2018. Las importaciones disminuyeron -7.1% anual dado que su valor fue de 21,381.3 mdd; en tanto que, se exportaron productos por 4,414.3 mdd que significaron un decremento de -1.6 % anual. El flujo comercial con el bloque TLCAN es el mayor al concentrar el 66.8% de las importaciones y el 49.5% de las exportaciones.

El saldo de la balanza comercial con los países miembros de la Asociación Latinoamericana de Integración (ALADI) mostró un superávit de 719.3 mdd durante el 2019, que se traduce en un incremento anual de 2.6 por ciento. Por su parte, las importaciones registraron un valor de 738.9 mdd que indicaron un retroceso de -4.4 % anual y las exportaciones reportaron una caída de -1.1% anual al alcanzar un nivel de 1,458.2 mdd. Brasil, Chile y Colombia continúan concentrando la mayor cantidad de importaciones del bloque con 1.13%, 0.49% y 0.46% respectivamente. La mayor proporción de exportaciones del bloque la mostraron también Brasil, Colombia y Argentina con 5.69%, 3.79% y 1.71% correspondientemente, este último país desplazando a Chile en el 4to lugar de destino de exportaciones del bloque ALADI.

La balanza química con la Unión Europea indicó un desequilibrio de (-) 2,164.6 mdd, lo cual fue marginalmente menor en -0.9 % a lo observado en el 2018. Lo anterior como consecuencia de importaciones por 3,453.5 mdd, las cuales disminuyeron -3.8% anual, y exportaciones que también disminuyeron a 1,288.9 mdd, que significaron un déficit de -8.3 por ciento. Alemania, Francia y España concentraron la mayor cantidad de importaciones con 3.99%, 1.11% y 1.09% respectivamente. Por la parte de las exportaciones los destinos principales fueron Bélgica, España y Alemania al agrupar 5.16 % y 1.81% y 1.6% correspondientemente.

El comercio internacional de productos químicos durante el año previo con el bloque la Asociación Europea de Libre Comercio (AELC) indicó una balanza deficitaria por (-) 93.7 mdd, con lo que se observó una reducción de (-) 44.4% respecto al 2018. El rubro de las exportaciones exhibió un incremento del 108.7% anual, puesto que alcanzaron un nivel de 104.8 mdd; en tanto que, las importaciones se valoraron en 198.6 mdd, que significó una disminución de – 9.2 por ciento.

Al cierre del 2019 el comercio de productos químicos con el bloque Asía arrojó importaciones valoradas en 5,058.8 mdd, es decir 1.1% menos que en 2018, y exportaciones por 638.8 mdd que reflejaron un incremento de 1.4 por ciento. El resultado de lo anterior aun arrojó un déficit de (-) 4,420 mdd, lo cual fue menor en 1.5 % al año previo.

El resultado de la comercialización de mercancías químicas con Centroamérica mostró un déficit comercial en el 2019 de 528.5 mdd, es decir, un retroceso de 9.3 % anual. Los productos químicos importados se valoraron en 53.3 mdd, lo que se tradujo en un incremento de 17.9 % anual; mientras que, las exportaciones lograron un nivel de 581.9 mdd con lo cual bajaron un 7.3 % anual.

Con este breve panorama de la Balanza Comercial de la Industria Química de México, se presenta el capítulo de Comercio Exterior del anuario estadístico ANIQ 2019, cuya fuente de información proviene del Sistema de Información y Comercio Exterior de la Secretaría de Economía.