UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS

UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS

J. ANDRÉS TAVIZÓN POZOS

REGLAS HEURÍSTICASINGENIERÍA DE PROCESOS I

¿Qué es heurística?

• Viene de la famosa palabra Eureka.• La capacidad para realizar de forma inmediata

innovaciones positivas para sus fines. • La heurística es un rasgo característico de los

humanos.

HUMANOS

ARTE Y CIENCIA

Descubrimiento InvenciónPROBLEMAS

CREATIVIDADPENSAMIENTO LATERAL

PENSAMIENTO DIVERGENTE

Reglas heurísticas

• Son reglas que por experiencia nos permiten tomar decisiones en situaciones complicadas sin necesidad de hacer un número detallado de cálculos en el proceso, en el diseño, etc.

• Se usan más en la destilación.• Sólo las heurísticas de la destilación han sido

probadas.

Características de las heurísticas

• Heurísticas diferentes tienen conflictos entre ellas.

• La elección heurística no es clara.• Se han ido modificando ciertas heurísticas

para destilación.• Se crean nuevas.

Heurísticas generales y de línea• 1. Siempre generar más que un método o secuencia

alternativa de separación.• 2. Desarrollando una línea de flujo seleccione el esquema

de separación antes de ajustar temperaturas o proporciones de flujo.

• 3. No produzca productos más puros de los que requirió. • 4. No mezcle parcialmente los vapores separados.• 5. Propicie métodos de separación que son conocidos

dentro de la compañía.• 6. Seleccione materiales crudos y reacciones químicas para

evitar o reducir, el manejo y almacenaje de químicos peligrosos.

• Para inertes: Cuando se requieren productos de alta pureza, elimine los inertes antes de la reacción cuando el catalizador se pueda ver afectado por este o bien cuando la separación es más fácil sin este.

• Para purgas: No purgue especies valiosas o que son tóxicas y arriesgadas, incluso en concentraciones pequeñas. Agregue separaciones para recuperar las especies valiosas. Agregue reactores para eliminar, si es posible, especies tóxicas, y arriesgadas.

Heurísticas de diseño

• 1. Si la masa del agente de separación es usada, remuévala tempranamente y no use masa de agente de separación para recobrar este.

• 2. Utilice procesos que solo tienen uno y no dos agentes de separación.

• 3. Evite excursiones en temperatura y presión.• 4. Utilice el método más barato.• 5. Evite sólidos y si están presentes remuévalos

inmediatamente.

Heurísticas de componente y composición

• 1. Remueva compuestos corrosivos, peligrosos e inestables primero.

• 2. Hacer la separación más difícil hasta el final.• 3.Remueva el componente mas abundante.• 4. Si las composiciones de los componentes

son similares propicie una alimentación 50/50.• 5. En sistemas inorgánicos remover el agua.

Heurísticas de separación específicas

• 1. Propicie destilación a menos que la volatilidad sea menor que la volatilidad critica.

• 2. En destilación remueva productos como destilados.• 3. Si el producto es vendido como un sólido el último

paso de purificación debe ser cristalización.• 4. Considere osmosis inversa para la preconcentración

de la alimentación acuosa en un proceso híbrido.• 5. Considere desplazamiento por adsorción cuando el

factor de separación de adsorción es mayor que 2 y el factor de separación de destilación es menor que 1.2.

Heurísticas de separación específicas

• 6. Considere el desplazamiento de temperatura de adsorción si la concentración del adsorbato en la alimentación es menor que 5% mol.

• 7. Haga ultafiltración o microfiltración antes de la ósmosis inversa.

• 8. Para separar mezclas de vapor use condensación parcial, destilación criogénica, adsorción, absorción, separación por membrana o desublimación.

Ejemplo:Usar heurísticas para generar una separación preliminar de la mezcla

agua-etanol.

• Con las reglas heurísticas sabemos que:

Siempre debemos tener una alternativa de separación del proceso.Se debe de pre-concentrar la alimentación con ósmosis inversa.

Debemos separar el agente separador tempranamente, esto en este sistema es fácil con destilación azeotrópica desde que el azeótropo es heterogeneo.

Se sugiere también que la adsorción debe ser desplazada con la temperatura o la presión.

Es mejor hacer la destilación primero y luego romper el azeótropo.

Se debe de remover primero el agua.

La 2S se ve satisfecha por destilación tomando el azeótropo por el cabezal y pero no con destilación

azeotrópica.

El desplazamiento de temperatura de adsorción

puede tener altos costos de energía para el

rompimiento del azeótropo.

Si hay sólidos en esta mezcla hacer la ultrafiltración antes

de la ósmosis inversa.

Destilación

Destilación azeotrópica

Ósmosis Inversa

agua

EtOH

Agua

Agua y EtOH

Usos de las heurísticas

• Mejoran el proceso.• Disminuyen costos.• Evitan accidentes.• Optimizan la planta.• Toma de decisiones rápidas.• Calidad del producto.

Referencias

• Philip C. Wankat, Rate-controlled sparations, School of Chemical Engineering Purdue University, Indiana USA.

• Antología del curso de ingeniería de procesos I.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN