Mprocesos Industriales

8/18/2019 Mprocesos Industriales

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ESCUELA DE CIENCIAS ADMINISTRATIVAS, CONTABLESECONÓMICAS Y DE NEGOCIOS – ECACEN

PROCESOS INDUSTRIALES

VLADIMIR PEREIRA

Vivimos en una época peligrosa. El ser humano ha

aprendido a dominar la naturaleza mucho antes de

haber aprendido a dominarse a sí mismo.

lbert Schweitzer


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INTRODUCCIÓN

Los contenidos que desarrolla el curso de “procesos industriales”, sonestructurales en el proceso de aprendizaje del tecnólogo industrial; con

estos contenidos, se pretende una formación básica, tanto en el orden

teórico como práctico del estudiante, quien debe estar a tono con losprocesos productivos de la industria y por tanto, será él, el que

responda a las exigencias cada vez mayores de los productores y

consumidores; de los primeros, en cuanto a innovación, calidad y

competitividad en el proceso productivo y en los segundos, en cuanto a

calidad y economía.

Al finalizar el curso, el estudiante estará en capacidad de identificar,desde la teoría y aplicación en la práctica, así como la capacidad de

comprender el uso racional y responsable de la tecnología en el

desarrollo de los procesos industriales.

Se desarrollarán tres unidades didácticas. La primera, una Introducción,

en ella se exponen los conceptos y el contexto del proceso industrial, su

importancia para la producción. Así mismo, expone los dos tipos deprocesos desarrollados en la industria: los procesos mecánicos y

químicos. Desde esta unidad, y en las siguientes, el estudiante se

encuentra con reflexiones acerca de la Responsabilidad Social

Empresarial y el cuidado del Medio Ambiente. La segunda, desarrolla

conceptos básicos, consecución, transporte, almacenamiento y


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transformación de las materias primas en los procesos industriales. La

tercera, profundiza su reflexión, análisis y conclusiones acerca de laimportancia de la Responsabilidad Social Empresarial y el medio

ambiente en procura de un desarrollo humano integral y sustentable.

La metodología desarrollada en el curso, será la adecuada para la

modalidad de educación a distancia, la cual se fundamenta en tres

fases: de reconocimiento, en la que se valora la experiencia

académica y/o laboral con la que llega el estudiante al programa; deprofundización, en cuanto se programan y ejecutan actividades que

lleven a investigar y analizar temas y casos que permitan una

preparación idónea del estudiante; y de transferencia, en esta el

estudiante aplica sus conocimientos y maneja contextos, así mismo

está en la capacidad de redefinir y de recontextualizar situaciones

problémicas que le hacen un tecnólogo con capacidad creativa e

innovadora. La metodología enmarcada en el sistema de créditos,privilegia el trabajo independiente, con el que el estudiante se

responsabiliza de su propio quehacer académico, a partir del modelo

tutorial que le ofrece el programa y que en igual forma, le contribuye a

la socialización de su aprendizaje, participando en la exposición y

debates en pequeños grupos.

El curso igualmente pretende desarrollar en el estudiante, un espíritucrítico y analítico permanente que le permita flexibilizar posiciones

cuando de la verdad y su búsqueda, así lo requieran, como parte de una

ética del investigador y con lo cual, se posibilita que esté abierto a

proponer y aceptar nuevas formas de conocimiento.


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PRIMERA UNIDAD

NOCIONES DE PROCESOSINDUSTRIALES


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CAPÍTULO 1

EL PROCESO Y EL PROCESOINDUSTRIAL

1.1¿QUÉ ES UN PROCESO?

El módulo “procesos industriales”, merece un análisis de sus

términos, así como de su historia e importancia en los diferentes

campos de aplicación. De acuerdo con esto:

La palabra proceso, procede del latín p r o c e s s u s , que es entendida

como el conjunto de actividades o eventos que se realizan o suceden

alternativa o simultáneamente con un determinado fin.

La palabra alcanza significados diferentes, según la rama de la ciencia o

la técnica en que se utilice.

En la ciencia, del latín s c i e n t i a o conocimiento cierto por causas, es

entendida como la recopilación y desarrollo previa experimentación

metodológica del conocimiento.


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Por su parte la técnica, del griego, τέχνη –téchne- arte, es un

procedimiento o conjunto de estos: reglas, normas o protocolos, quetienen como objetivo, obtener un resultado determinado, ya sea en el

campo de la ciencia, de la tecnología, del arte, de la educación o en

cualquier otra actividad.

La técnica supone el razonamiento inductivo y analógico de que en

situaciones similares, una misma conducta o procedimiento produce el

mismo efecto, cuando éste es satisfactorio. Es por tanto, elordenamiento de la conducta o determinadas formas de actuar y usar

herramientas como medio para alcanzar un fin determinado.

En física, se denomina proceso termodinámico a la evolución de

determinadas magnitudes o propiedades propiamente termodinámicas

relativas a un determinado sistema físico. Desde el punto de vista de la

termodinámica, estas transformaciones deben transcurrir desde unestado de equilibrio inicial a otro final; es decir, que las magnitudes que

sufren una variación al pasar de un estado a otro deben estar

perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. De esta forma,

los procesos termodinámicos pueden ser interpretados como el

resultado de la interacción de un sistema con otro tras ser eliminada

alguna ligadura entre ellos, de forma que finalmente los sistemas se

encuentren en equilibrio mecánico, térmico y/o material entre sí.

De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico puede ser

visto como los cambios de un sistema, desde unas condiciones iniciales

hasta otras condiciones finales, debido a la desestabilización del

sistema.


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Para una mejor comprensión, se presenta el uso del término p r o c e s o en la informática y en la empresa hoy:

1.1.1 Aplicación del proceso

1.1.1.1 Proceso en la informática

Un proceso es un concepto manejado por el sistema operativo que

consiste en el conjunto formado por:

Las instrucciones de un programa destinadas a ser ejecutadas por el

microprocesador.

Su estado de ejecución en un momento dado, esto es, los valores delos registros de la CPU para dicho programa.

Su memoria de trabajo, es decir, la memoria que ha reservado y sus

contenidos.

Otra información que permite al sistema operativo su planificación.

1.1.1.2 Proceso en la empresa: Una organización posee como

característica básica precisamente, la división y especialización

del trabajo, así como la coordinación de sus diferentes

actividades, pero una visión de la misma centrada en sus

procesos permite el mejor desenvolvimiento de los mismos, así


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como la posibilidad de centrarse en los receptores de procesos,

es decir, en los clientes. Por ello, tal vez la gestión por procesoses un elemento clave en la Gestión de la Calidad.

Un proceso puede ser realizado por una sola persona, o dentro de un

mismo departamento. Sin embargo, los más complejos fluyen en la

organización a través de diferentes áreas funcionales y departamentos,

que se implican en aquél en mayor o menor medida. En una palabra,

cada área se responsabilizará del conjunto de actividades quedesarrolla, pero la responsabilidad y compromiso con la totalidad del

proceso tenderá a no ser tomada por nadie en concreto.

Ejemplo de un proceso organizacional.

Vale la pena establecer la diferencia de algunos términos de contexto

como: procedimiento, proceso y producto, los cuales son de uso común

en el desarrollo de los procesos industriales:


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PROCEDIMIENTO: método o sistema estructurado para ejecutar

algunas cosas. Acto o serie de actos u operaciones con que se hace unacosa.

PROCESO: conjunto de actividades que realiza una persona u

organización, mediante la transformación de insumos, para crear,

producir y entregar sus productos, de tal manera que satisfagan las

necesidades de sus clientes.

PRODUCTO: resultado concreto que genera un proceso para alcanzar

su objetivo más inmediato. Puede ser un bien, un servicio, cambios en

calidad, cambios de eficiencia, etc.

CADENA PRODUCTIVA: se entiende como el conjunto de agentes

económicos que participan directamente en la producción, en la

transformación y en el traslado hasta el mercado de realización de unmismo producto. Una cadena productiva es la integración de varios pro-

cesos productivos donde el producto del proceso anterior es la materia

prima del siguiente. Ejemplo de cadena productiva es la del algodón,

textil, confección: desmotadora, hilatura, textiles, confecciones; y con la

semilla, que se obtiene en la desmotadora, se pueden integrar otros

sistemas productivos como el de aceites, margarinas, concentrados para

animales, repostería, etc. (Méndez Delgado 2004, pág. 21).


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Actividad 1

De acuerdo con las anteriores definiciones, identifique en la

fabricación de un mueble, el procedimiento, el proceso y el

producto.

Exponga y explique de manera breve, tres ejemplos de cadenas

productivas, observadas en nuestra cotidianidad.

1.2 PROCESO DE PRODUCCIÓN

1.2.1 Historia de los procesos industriales

La palabra INDUSTRÍA proviene del latín INDOSTRUUS: indo y

struere, que significan fabricar, disponer, amasar, alistar.

El hombre primitivo trataba de satisfacer sus necesidades básica

(alimentación, ropa, vivienda) con los productos que obtenía

directamente de la naturaleza y los utilizaba tal y como los encontraba.

Con el paso del tiempo aprendió a transformar estos recursos naturalespara conseguir diferentes productos u objetos que se ajustaban mejor a

sus necesidades. Por ejemplo, con las piedras fabrico hachas que le

facilitaban la tala de árboles y con los huesos construyo lanzas que le

permitieron aumentar el número de piezas capturadas disminuyendo los

riesgos de esta actividad


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Así pues, para la historia de la industria, esta nace cuando los

hombres aprendieron a transformar los recursos naturales de quedisponía para obtener gran variedad de objetos, utilizados para

satisfacer sus necesidades.

1.2.2 La revolución industrial

Fue uno de los grandes acontecimientos del siglo XVIII y XIX, en razón

a los descubrimientos e innovaciones desarrollados en los procesos deproducción de la época. Sin duda, su gran complejidad tuvo

repercusiones en todos los campos de la vida cotidiana de la sociedad

europea y la naciente estadinense, especialmente en el contexto

económico y social.

Actividad 2

De acuerdo con la lectura complementaria: “MAQUINISMO Y

DESARROLLO INDUSTRIAL”, presentada en la página 56 de este

módulo, socializa en una mesa redonda:

a. El contexto histórico en que este fenómeno se presentó.

b. Principales descubrimientos e inventos.

c. Qué es lo que hace que surja la industria: análisis desde los

aportes tecnológicos y económicos de la época.


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Lee el libro: “la revolución industrial” de Mijailov y elabora un

ensayo acerca de la importancia política, social y económica de larevolución industrial y su incidencia para el mundo contemporánea.

1.2.2 Definición

Un proceso de producción, también denominado proceso industrial,

manufactura o producción, es el conjunto de operaciones necesarias

para modificar las características de las materias primas. Dichas

características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la

forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Se realizan

en el ámbito de la industria.

Para complementar su comprensión, Fernando Méndez Delgado explicael proceso productivo, como “…la transformación de un material que se

encuentra en un estado inicial llamado materia prima, a través de una

serie de etapas que, en su conjunto, se denominan proceso esto, para

llevarlo a un estado final denominado producto” (Méndez 2004).

En la inmensa mayoría de los casos, para la obtención de un

determinado producto, serán necesarias multitud de operacionesindividuales de modo que, dependiendo de la escala de observación,

puede denominarse proceso, tanto al conjunto de operaciones desde la

extracción de los recursos naturales necesarios hasta la venta del

producto, como a las realizadas en un puesto de trabajo con una

determinada máquina-herramienta.


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Normalmente, un proceso industrial suele necesitar de una supervisión.Se dispone entonces de un servidor o server, por donde pasa toda la

información del proceso: datos, orden de activación de máquinas, etc.

Dicha información pasa por una red denominada ethernet que une los

distintos elementos o clientes, el server además debe estar asociado a

una base de datos para poder consultar y/o tratar los diferentes datos

de que dispondremos, acción que conocemos como minería de datos.


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CAPITULO 2

CLASIFICACIÓN DE LOS

PROCESOS

2.1CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS

2.1.1 Clasificación de los procesos productivos

Los procesos productivos se clasifican de acuerdo con el tipode producto que se obtenga o el servicio que se preste; según

Méndez Delgado (2004), el primero puede ser un bien o

mercancía, el cual es tangible y materializado, como por

ejemplo, las llantas de los automóviles, el hierro,

computadores, etc. El segundo puede ser un servicio, el cual

es intangible y se concreta en un resultado de naturaleza

fundamentalmente no material, por ejemplo, la capacitación,asesorías, consultoría, etc. Hay empresas de producción de

bienes que también suministran servicios (mantenimiento,

capacitación, etc.) y empresas de servicios, que suministran

bienes complementarios (material didáctico, por ejemplo).


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Agrega Méndez Delgado, que en los procesos de producción de bienes o

mercancías se pueden encontrar tres categorías:

Categorías de procesos de producción: presentan las

siguientes categorías: Por proyecto, por función y por

producto (negrilla fuera de texto).

Son de carácter único o de gran envergadura y los productos se

fabrican por etapas, como un avión, un buque, una represa, uncanal transatlántico, etc.

Procesos por función: se caracterizan por obtener múltiples

artículos en una misma instalación, tienen alta flexibilidad, baja

automatización y maquinaria universal, como por ejemplo

torno, fresadora, dobladora, etc.

Procesos por producto: se pueden clasificar de acuerdo con

el tipo de sistema que manejen. Existen sistemas de manu-

factura de piezas discretas (discontinuas) en los cuales, cada

pieza de material individual es manejada casi separadamente y

cada una de ellas puede cortarse, arreglarse o manipularse para

un posterior ensamble, simple o complejo, del todo. Otro

sistema es el procesamiento de líquidos, gases, sólidos,soluciones o emulsiones, los cuales se manejan de una manera

global pudiendo llegar a encontrar, en un mismo proceso,

varios de los estados anteriores.


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Otra clasificación: por integración, por desintegración y por servi-

cios.

Por integración: la integración consiste en tomar más de un

tipo de materia prima y obtener un producto por unión de ellas

(gaseosa, pintura, mermelada);

Por desintegración: toma una materia prima (petróleo) y

obtiene de ella varios productos (gasolina, aceite, etc.).

Por servicios: implican transformaciones no tangibles desde el

punto de vista material.

Algunas de las actividades industriales más desarrolladas en el mundo

hoy, son: industria jabonera; industria fotográfica; industria

carboquímica; industria maderera; fabricación de detergentes;industria del caucho; fabricación de plaguicidas; fabricación de

plásticos; destilación seca del carbón; industria de la química

inorgánica; industria del vidrio; industria del cemento; fabricación de

harinas, etc.

A continuación, se expone la estructura de un proceso productivo:


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ESTRUCTURA DE UN PROCESO DE PRODUCCIÓN

Materiales Energía

Anál is is y Recibode materiales

MaterialesEnergía

Adecuación demateriales

MaterialesEnergía

Obtención oextracción de

producto

Purificación deproductos

Almacenaje deproductos

Materiales Energía

Tomado de Méndez Delgado, 2004. Pág. 28.


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Actividad 3

1. Investigue cinco tipos de actividad de producción industrial que

no se hayan enunciado en esta lección y explíquelos brevemente.

2. Respecto a la industria maderera en nuestro país, señala las

zonas geográficas de explotación e indique, cómo esta industria

ha manejado su relación con el medio ambiente.

3. Socializa y debate el resultado de tu investigación.

Clasificación convencional

La Clasificación convencional sobre el tipo de procesos que más se

conoce es: Procesos MECÁNICOS Y QUÍMICOS.

Mecánicos: estos se pueden clasificar en:

Moldeo

Fundición

Pulvimetalurgia

Moldeo por inyección

Moldeo por soplado

Moldeo por compresión

Conformado o deformación plástica.

Laminación


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Forja

ExtrusiónEstirado

Conformado de chapa

Encogimiento

Calandrado

Procesos con arranque de material

Mecanizado

TorneadoFresadora

Taladrado

Electroerosión

Procesos con aporte de material (rapid prototyping )

Soldadura

Tratamiento térmico

TempladoRevenido

Recocido

Normalizado

Cementación

Nitruración

Sinterización

Tratamientos superficiales; AcabadoEléctricos

Electropulido

Abrasivos

Pulido


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Químicos

Los procesos químicos transforman materias primas en productos útiles

que generan beneficios a los colaboradores y dueños de las empresas y

a la comunidad en general. Estos productos se emplean como bienes de

consumo y como productos intermedios para modificaciones químicas y

físicas en la elaboración de productos de consumo. Aproximadamente

una cuarta parte de la producción total de sustancias químicas se utiliza

en la manufactura de otras, de modo que la industria química es lamejor cliente de sí misma.

Un proceso industrial, técnicamente hablando, es el término en que se

agrupan una serie de transformaciones físicas, químicas y biológicas,

económicamente rentables, realizadas a una materias primas dadas

para convertirlas en productos requeridos, con la posibilidad de que se

obtengan subproductos.


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Energía despe

Energía básica

Producto prin

Materias primas Subproductos

Desechos:

Sólidos

Líquidos

Gaseosos

PROCESO

INDUSTRIAL

Energía recuperada

Materiales recirculados

D i a g r am a g e n e r a l iz a d o d e u n p r o c e s o I n d u s t r i a l q u ím i c o .(Fuente Ing. William Andrés Ocampo Duque)

Las profesiones relacionadas con la elaboración de productos químicosencontrarán que esta visión global de las industrias procesadoras es útil

para entender su situación actual. Los ingenieros deben ocuparse, con

sentido crítico, de las utilidades, ya que sin estas un negocio no puede

operar. La industria química se caracteriza por cambios rápidos en los

métodos, que responden en la actualidad a grandes alteraciones en los

costos de energía; sin embargo, siempre que el costo de una sustancia

química aumenta, aunque sólo sea un 10%, en muchos casos esasustancia se expone a ser reemplazada por una nueva sustancia.

La ingeniería de procesos, tal como se percibe actualmente, nació en

1910 en el Massachussets Institute of Technology, cuando los profesores

encontraron que existen varias transformaciones físicas que son


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necesarias y que se repiten a través de las plantas de manufactura de

diversos productos químicos. Estas transformaciones físicas se llamaron “operaciones unitarias” y ahora pueden utilizarse junto con

procedimientos matemáticos computacionales rigurosos para hacer

modelaciones para el diseño y control de las plantas. Las

transformaciones químicas ocurren en los reactores químicos, los cuales

muchas veces, se consideran erróneamente como operaciones unitarias.

En los procesos rara vez hay una conversión completa (uno a uno) dematerias primas en productos finales deseados; se forman tanto

productos intermedios (o secundarios) como materiales de desecho,

simultáneamente. El objetivo principal al diseñar todo proceso es el de

minimizar los productos secundarios de bajo valor, y reducir los

productos de desecho a un mínimo.

Las industrias químicas deben ser económicas; en este sentido, el factormás importante es generalmente el rendimiento, que es la fracción de

materia prima recuperada como producto principal (o deseado).

También se utiliza la conversión que es la fracción de materia prima

convertida por paso en productos y subproductos; por ejemplo, en la

síntesis de amoniaco, el rendimiento es del 98%, mientras que la

conversión está limitada al 14% por paso por el equilibrio químico, es

decir, que el 14% de materia prima se convierte en productos cada vezque pasa por el reactor, lo que significa que el 86% de materia prima

debe ser recirculada.


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La meta es que la conversión iguale al rendimiento. Debido a las bajas

conversiones muchas plantas son 4 ó 5 veces más grandes de lo quepodría esperarse si la conversión igualara al rendimiento. La conversión

se incrementa mejorando las condiciones de operación e introduciendo

nuevas y mejores materias primas.

Clases de procesos químicos: los primeros procesos químicos se

hacían de manera intermitente, y muchos continúan haciéndose de ese

modo. Los lotes pueden medirse de manera más fácil, pero el control detemperatura puede ser difícil. Casi sin excepción, los procesos

continuos requieren equipo mucho más pequeño y menos costoso,

tienen mucho menos material en proceso (y por tanto, tienen menos

oportunidad de perderse grandes cantidades) y tienen condiciones de

operación más uniformes, así como procesos más uniformes que los

procesos intermitentes. Los procesos continuos requieren controles más

rápidos de flujos y de condiciones, los que serían imposibles sin unainstrumentación de buena calidad. El control automático es ahora de

gran valor.

Es común fabricar pequeñas cantidades de productos químicos por

medio de operaciones intermitentes, pero cuando el mercado aumenta,

deben cambiarse a un proceso continuo. La reducción en el costo de la

planta por unidad de producción es, por lo general la mejor razón parael cambio. A medida que el volumen de producción aumenta, el

ingeniero debe calcular el punto en el que los gastos de mano de obra,

investigación, instrumentación y equipo, justifican un proceso continuo,

con inversión y costos de operación más bajos, y calidad más uniforme.


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Cada vez hay más plantas pequeñas automáticas en continuo, como un

primer paso, cuando el proceso intermitente (o batch) resultaindeseable.

Los procesos también se clasifican según el tipo de material que

procesan en: sistemas de procesamiento de fluidos, en los cuales se

manejan de manera global, gases, líquidos y en ocasiones sólidos

fluidizados; y, sistemas de manufactura de piezas discretas, en los

cuales son manejadas, casi separadamente, cada pieza de materialindividual, identificable, de materiales sólidos, y cada una de ellas puede

cortarse, arreglarse o manipularse para un posterior ensamble simple o

Complejo, de todo el conjunto.

La mejor clasificación de los procesos se hace según el área industrial de

cubrimiento; a su vez cada área se subdivide por tipos de productos. Se

pueden considerar las siguientes industrias:

• Industria de productos químicos del carbón• Industria de gases combustibles• Gases industriales• Carbón industrial• Industria de la cerámica• Cemento Portland, compuestos de calcio y magnesio• Industria de la construcción• Industria del vidrio

• Sal y otros compuestos del sodio• Industria del clor-álcali, carbonato de sodio, soda cáustica, cloro• Industria electrolítica• Industria electrotérmica• Industria del fósforo• Industria del potasio• Industria del nitrógeno• Azufre y ácido sulfúrico• Industria del ácido clorhídrico


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• Productos químicos inorgánicos diversos• Industria nuclear• Explosivos, propulsores y agentes químicos tóxicos• Industria de productos fotográficos• Industria de los recubrimientos de superficies• Industria alimenticia• Industria agroquímica• Fragancias, sabores y aditivos de los alimentos• Aceites, grasas y ceras• Jabones y detergentes• Industria del azúcar y del almidón• Fermentación industrial

• Productos químicos derivados de la madera• Industria de la pulpa y el papel• Industria del plástico• Industria de fibras y películas sintéticas• Industria del hule• Refinación del petróleo• Productos petroquímicos• Productos intermedios cíclicos y colorantes• Industria farmacéutica• Fibras y textiles• Minería y beneficio de materiales• Productos del caucho• Productos metálicos y metalúrgicos

Plantas piloto: las plantas piloto son unidades a escala reducida,

diseñadas para realizar experimentos de los que se obtienen datos de

diseño para plantas grandes y, a veces, para producir cantidades

significativas de algún nuevo producto que permitan que el usuario lo

evalúe. La planta piloto debe construirse con equipo cuyo material seaidéntico al que se empleará en la planta comercial a fin de cerciorarse

de cometer errores mínimos y obtener ganancias grandes. El desarrollo

de experimentos en plantas piloto resulta costoso, pero con frecuencia

es necesario.


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Generalmente, es posible calcular y se modelar computacionalmente un

proceso para usar menos experimentación para el desarrollo de nuevosproductos. En caso de requerirse experimentación, conviene el uso del

diseño de experimentos junto con análisis estadísticos, para minimizar

los costos. También debe reconocerse que es extremadamente costoso

experimentar directamente sobre la línea de producción.

Los procesos químicos automáticos son cada vez más comunes. Los

instrumentos para procesamiento de datos y de computación en realidadse encargan del manejo de los complejos sistemas de procesamiento

químico actuales. Algunos instrumentos pueden incluso optimizar las

condiciones de la planta para cumplir con las variables condiciones de la

alimentación. Los instrumentos no deben elegirse simplemente para

registrar las variables de proceso; su función consiste en detectar,

controlar, registrar y mantener las condiciones de operación deseadas,

para asegurar una calidad consistente.

En las operaciones continuas a gran escala, la función del personal es

mantener la planta en condiciones adecuadas de funcionamiento,

entonces los instrumentos son una herramienta esencial para el

procesamiento moderno. Las secuencias intermitentes requieren pocos

instrumentos y, por tanto de mayor supervisión, debido a que las

condiciones varían de principio a fin. Estos problemas incluso puedenresolverse por medio de instrumentos programados, siempre que el

gasto pueda justificarse.

La instrumentación que alguna vez fue una parte trivial dentro de la

inversión de la planta, se ha elevado hasta un 25% en algunos casos;


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no obstante, el vertiginoso desarrollo del computador ha reducido

considerablemente los costos.

La instrumentación se ha colocado en esta posición debido al aumento

de los procesos continuos, por el incremento de costos de mano de obra

y de supervisión, por la relativamente limitada confiabilidad de la

capacidad humana y por la disponibilidad de muchos tipos de

instrumentos y monitores a precios decrecientes y de confiabilidad

creciente.

Normalmente se usan dos tipos de instrumentos: los analógicos y los

digitales. Los instrumentos analógicos, como los termómetros y los

medidores de presión de Bourdon, producen resultados por el

movimiento mecánico de algún tipo de dispositivo proporcionales a la

cantidad a medir. Los dispositivos digitales utilizan generalmente, un

transductor, que es un dispositivo para convertir la cantidad que semide en algún tipo de señal (generalmente eléctrica o neumática), y

circuitos electrónicos para convertir esta señal en números legibles que

son exhibidos o registrados.

Parece existir una tendencia hacia los instrumentos digitales, pero

muchos dispositivos analógicos continúan siendo muy deseables. La

computadora puede monitorear y regular las salidas de cualquier tipo dedispositivo, de acuerdo con un programa preestablecido, pero en

general se prefiere que las entradas sean digitales.


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El control analítico químico se aplica actualmente para el análisis de las

materias primas que llegan, para los materiales en proceso y para elproducto que sale.

Generalmente, los análisis convencionales son costosos, lentos y

dependen de métodos de muestreo con alta incertidumbre. La llegada

de métodos cuantitativos de análisis rápidos, confiables, sensibles,

automatizados y económicos ha vuelto factible el control basado en

análisis realizados dentro del proceso mismo; así, la producción debienes de óptima calidad se hace en forma mucho más confiable

actualmente. Los cromatográfos, los sensores de pH, los análisis por

conductividad y aún la espectroscopía de masas se han automatizado

para su empleo en la industria.

Entorno económico de los procesos químicos: los ingenieros

difieren de los científicos por su preocupación respecto de los costos ybeneficios. Cada decisión de ingeniería implica consideraciones de

costos. Los ingenieros deben estar siempre al tanto de los cambios

económicos que puedan afectar sus productos. El objetivo principal de

todos los esfuerzos de un ingeniero debería ser la entrega segura a su

jefe y al público consumidor de los mejores productos o servicios más

eficientes al más bajo costo.

Desde que el cambio es una característica notable de los procedimientos

químicos, la alteración potencial de cualquier proceso es importante, no

sólo en el momento cuando se diseña la planta, sino en forma

permanente. Una de las funciones de la división de investigación y

desarrollo (I&D), es mantener informada a la dirección de la compañía


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sobre los avances y actualizaciones en procesos de producción de

cualquier producto en el que la organización esté interesada. Estadivisión I&D debe mantener información relativa a los desarrollos en

otras compañías y estar en posición de asesorar a la administración

sobre la situación relativamente competitiva de los procesos o

productos, actuales o futuros. Así, elegir un proceso para fabricar un

determinado producto, es una decisión económica.

Los ingenieros se preocupan por el control y ahorro de la energía. Estapuede gastarse en el transporte de las materias primas por barco,

camiones o ductos; puede ser empleada en forma de calor del vapor o

como electricidad; o bien, puede ser la energía desprendida en las

reacciones exotérmicas o la absorbida en las reacciones endotérmicas.

Los costos de la energía del petróleo, gas, carbón, solar, nuclear,

eléctrica, eólica o hidráulica están en cambio constante, por lo cual es

difícil planificar a largo plazo. La energía es uno de los gastos másimportantes en las plantas químicas, pero a menudo es posible reducir

su uso por la alteración de los métodos de procesamiento, en particular

por el uso de nuevas tecnologías de separación.

Los obreros capacitados contribuyen definitivamente al éxito de una

planta. La industria de los procesos químicos ha cambiado rápidamente

a las técnicas de ahorro de mano de obra gracias a la apresuradaextensión de los procesos continuos, el uso de los controladores

automáticos de proceso y los procedimientos de optimización de

recursos. Los requerimientos de mano de obra en la industria química

son comparativamente pequeños, pero en muchos trabajos se requieren

habilidades excepcionales y se pagan salarios por encima del promedio.


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Los procesos manuales demostraron hace muchos años ser lentos ycostosos. Adjetivos que no están en el vocabulario moderno de la

ingeniería.

La condición física del producto tiene gran influencia sobre su mercado.

El empacado y el almacenamiento son costosos y deberían evitarse

cuando fuese posible. Los recipientes más económicos son los de

transporte a granel, como los tanques, los buques cisterna, las tuberías,los carros tanque, etc. El carbón y otros sólidos se han transportado por

medio de tuberías en suspensión en agua. Los ferrocarriles que

transportan una sola mercancía hacia un solo destino, se usan en

muchos lugares para reducir los gastos de transporte. La apariencia del

recipiente es importante solamente para los productos que son vendidos

directamente al consumidor.

El personal de ventas constituye los ojos, oídos y nariz de la compañía,

al traer información que ayuda en las predicciones económicas. En

muchas compañías se han logrado posicionar muchos productos gracias

a las sugerencias de los vendedores. Debido a que la experiencia técnica

y la habilidad para las ventas difícilmente se encuentran en la misma

persona, se utiliza el departamento de servicio al cliente, como

complemento para constituir un buen contacto entre consumidores yempresa.

La primera responsabilidad de un gerente de planta es hacer que se

trabaje de modo que se produzcan, con seguridad y buen ambiente

laboral, bienes aceptados en el mercado y con utilidades. No hay


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desempeño excelente sin una moral alta. Cuando una organización

pierde su capacidad de evocar el desempeño individual elevado, seacaban sus grandes días. La moral es como la libertad, se requiere

trabajo constante para preservarla y merecerla. Así, el éxito de un

proceso está en lograr la eficiencia tanto en el proceso productivo como

en la parte externa a la producción.

Para aumentar las ganancias en el futuro, es necesario realizar una

investigación adecuada y hábil con generación de patentes. En laindustria de procesos químicos, una de las características más

relevantes está en el cambio rápido de los procedimientos, en las

nuevas materias primas y en los nuevos mercados. La investigación

crea o utiliza estos cambios. Sin una investigación cuidadosa, la

compañía se queda atrás en el progreso competitivo. El desarrollo es la

adaptación de las ideas de la investigación a las realidades de la

producción y la industria. El progreso de la industria abre nuevosmercados aún para productos fundamentales ya posicionados.

Los resultados y beneficios de la investigación son: procesos nuevos y

mejorados, costos y precios bajos de los productos, servicios y

productos antes desconocidos, transformación de materias raras en

abastos comerciales de utilidad práctica, abastecimiento adecuado de

materiales que anteriormente se obtenían sólo como subproductos,liberación de la dominación comercial ejercida por otros países,

estabilización del negocio, empleo en la industria y productos de calidad

mejorada.


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Cada vez más los ingenieros se dan cuenta de que ya no pueden pensar

en una planta de proceso como si esta fuera una colección deoperaciones y procesos diseñados en forma individual. Cada vez es más

evidente que cada unidad separada de una planta tiene influencia sobre

las otras, en forma sutil y directa.

También es cierto que la planta es una parte de un sistema ecológico

que se extiende mucho más allá de sus fronteras. Actualmente, se

puede estudiar el comportamiento dinámico y estático de las plantasmediante modelación computacional. Estos estudios han mostrado

nuevas posibilidades que no se habían concebido antes para la

operación de una planta.

En lugar de medir e intentar mantener controlada una temperatura,

presión y condiciones generales en forma rígida (control de

retroalimentación), los ingenieros están tratando de ajustar las variablesdel sistema de modo que la producción sea satisfactoria, aún cuando las

condiciones de entrada sean muy variables y no estén fijas (control con

alimentación hacia adelante). Nuestra generación de ingenieros debe

estudiar y mejorar las plantas entendiéndola como sistemas complejos

interactuantes, dejando atrás la idea de los sistemas simples estáticos

que se componen solamente de operaciones y procesos unitarios.

Protección ambiental desde los procesos de la industria química:

cada año, la protección del ambiente requiere más atención por parte de

los ingenieros. Los factores ambientales afectan a toda la industria

química y a los negocios en general. Los gastos comunes e importantes

para el control de la contaminación en el mundo reflejan la intervención


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de los gobiernos mediante leyes estrictas. Estas son aplicadas por las

agencias de protección ambiental. La más reconocida es laEnvironmental Protection Agency, EPA de los Estados Unidos.

Las leyes para el control de la contaminación iniciaron en la década de

los 50, y cada año se hacen más rigurosas con el fin de minimizar el

impacto de las industrias sobre el medio ambiente. La contaminación se

divide según el estado de la materia de esta en: contaminación de

aguas, contaminación atmosférica y contaminación por manejo deresiduos sólidos.

Aguas residuales en la industria: la disposición eficiente de las aguas

residuales es importante para cualquier comunidad. Las aguas

residuales se dividen según la proveniencia en aguas residuales

domésticas y aguas residuales industriales.

Las aguas residuales domésticas reciben en la actualidad tres tipos de

tratamientos: primario o físico, secundario o biológico y terciario o

especializado, con el objetivo de eliminar la cantidad de residuos sólidos

y la demanda bioquímica de oxígeno (cantidad de oxígeno requerida por

una población microbiana para estabilizar la materia orgánica

biodegradable; en otras palabras, la DBO es una medida de la carga de

materia orgánica que tiene una corriente de agua residual).

El problema de manejar de manera adecuada las aguas residuales

industriales es más complejo y mucho más difícil que el de las aguas

residuales domésticas. Se requieren estudios económicos y técnicos

para determinar la manera menos costosa de cumplir con los


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requerimientos legales y de reducir los gastos, o de lograr una ganancia

al recuperar materiales vendibles. Otros factores, como la reducción delos valores de los terrenos, el peligro para los habitantes, así como la

destrucción de la vida silvestre, están también incluidos.

La gran variedad de desechos químicos producidos en las fábricas, hace

obligatorio el tratamiento específico en muchos casos. Algunas prácticas

de tipo general se encuentran en operación en diversos campos. Una de

ellas consiste en almacenar los desechos o confinarlos en lagunas. Estopuede servir para varios propósitos diferentes. En las fábricas donde se

tengan desechos ácidos o básicos, se reduce el costo de neutralización.

En las plantas que tienen aguas de desecho que contengan grandes

cantidades de materia orgánica (por ejemplo, fábricas de papel) esto

resulta en una disminución de la materia en suspensión y en una

reducción de la DBO (demanda bioquímica de oxígeno). El empleo de

agentes floculantes (como el alumbre, Al2SO4) para eliminar sólidossuspendidos, y la aireación para reducir la DBO, son comunes en

muchas industrias.

Un problema general de todas las industrias es la disposición de los

desechos que se obtienen como resultado del tratamiento de

ablandamiento del agua. Los lodos de cal pueden arrojarse en lagunas

y sedimentarse, o se pueden desaguar y calcinar para reutilizarlos. Estelodo encuentra una aplicación en la absorción de aceites de otros

desechos. La salmuera aplicada en la regeneración de las plantas de

intercambio iónico bien puede almacenarse y después verterse en los

ríos, por dilución controlada, cuando hay crecidas. Cuando la industria

utiliza materias primas de complicada naturaleza orgánica, puede


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aplicarse un proceso de lodos activados para tratar los desechos. Este

proceso puede adaptarse a desechos de enlatadoras, plantasempacadoras de carne, plantas de procesamiento de leche, plantas

extractoras de grasa, etc.

Muchos compuestos orgánicos son tóxicos, resistentes a la degradación

natural y requieren un manejo especial antes de que sean descargados

con seguridad. Una técnica para eliminar estos materiales tóxicos de las

aguas residuales consiste en absorberlos en carbón activado o en unaresina polimérica porosa. Es frecuente que el material orgánico pueda

quitarse de la resina por medio de un solvente adecuado, para después

reciclarlo. El proceso ha dado buenos resultados en tratamiento de

aguas residuales que contienen plaguicidas clorados.

Los residuos de las curtiembres pueden tratarse por floculación y

sedimentación o filtración. Los desechos de las plantas cerveceras sontratados por medio de filtros percoladores para reducir la DBO y retirar

la mayor parte de los sólidos suspendidos. Las plantas papeleras tienen

un serio problema, en especial el referente al tratamiento de desechos

de sulfitos. El procesamiento de los desechos de las grandes plantas

químicas es extremadamente complejo debido a la gran división de

productos químicos fabricados. Por ejemplo, la Dow Chemical Co., en

Michigan, manufactura más de 400 productos químicos en 500 plantasde proceso y laboratorios, lo que arrojaba en 1988 un total de 757 000

m3/día de aguas residuales. En muchos casos se neutralizan desechos

ácidos con desechos básicos. Muchos de los desechos conviene que sean

tratados en la fuente, con la idea de recuperar materiales valiosos y

subproductos. La Kodak elimina la contaminación de ríos mediante el


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empleo de tanques de clarofiltración, de la filtración de lodos y de la

disposición de tortas, también emplea el intercambio iónico pararegenerar el ácido fosfórico usado como electrolito en el anodizado de

hojas de aluminio.

El tratamiento anaeróbico es útil para un amplio cúmulo de desechos

orgánicos y, como ganancia, produce gas combustible rico en metano,

que puede quemarse en plantas de energía. En el tratamiento de los

residuos industriales se ha hecho hincapié en la recuperación demateriales útiles. Los desechos de la fermentación, después de ser

evaporados y secados se venden como alimento para animales. El

empleo de intercambiadores iónicos promete la recuperación de cromo y

de otros metales de los procedimientos de galvanizado. El sulfato

ferroso se obtiene en gran proporción en operaciones de baño químico.

El costo de la energía es una consideración muy importante en cualquier

método de disposición de desechos.

En el pasado, las corrientes de desecho o los lodos que tenían productos

químicos peligrosos se vertían en pozos profundos, se arrojaban al

océano o se almacenaban en rellenos. Todos estos métodos son

objetables por una u otra razón, y en los nuevos reglamentos se exigen

métodos alternativos de disposición.

La oxidación con aire húmedo es uno de estos métodos, y ofrece la

oportunidad de recuperar productos químicos inorgánicos. La oxidación

se lleva a cabo en medio acuoso a temperaturas entre 200 y 300 °C. El

agua residual reacciona con aire comprimido. Se aprovecha el calor


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desprendido de la reacción para elevar la temperatura del reactor. El

tiempo y temperatura dependen del desecho.

Desechos sólidos industriales: la mayor parte de los desechos

sólidos se separan como lodos de los procesos o de las aguas residuales

y deben ser tratados para hacerlos relativamente inocuos antes de

disponer de ellos. Lo materiales peligrosos incluyen desde sales

inorgánicas, compuestos orgánicos hasta materiales radiactivos. Cada

tipo de material puede requerir un tratamiento diferente. Por lo común,el lodo se desagua centrifugándolo, por filtración o por tratamiento

térmico. La digestión aeróbica o anaeróbica puede eliminar algunos

compuestos orgánicos de los procesos orgánicos, petroquímicos y

papeleros, para así reducir la DBO del lodo resultante.

Sin embargo, muchos compuestos inorgánicos y algunos materiales

orgánicos deben fijarse químicamente. La neutralización de los ácidos ode las bases es un método común.

La oxidación de muchos compuestos los puede convertir en productos

inocuos, pero la toxicidad de otros compuestos no se destruye con tanta

rapidez. Otro método para inactivar los materiales peligrosos es

enlazarlos a una matriz química que sea impermeable a la penetración

del agua. La incineración en seco o en húmedo es un camino muyutilizado. La pirólisis (desintegración sin oxidación) es prometedora,

pero no ha sido exitosa ni técnica ni económicamente, cuando se usa en

disposición de basuras y llantas.


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Los desechos radiactivos han causado problemas difíciles para su

disposición. La vitrificación y la granulación se emplean hoy paraeliminar la necesidad de almacenar materiales radiactivos líquidos y, por

tanto, la posibilidad de que el desecho se filtre a través de un recipiente

deteriorado. Los rellenos y almacenamiento en formaciones geológicas

profundas, han sido los métodos más comunes de disposición. Sin

embargo, las dudas de carácter ecológico aparecen y se realiza una

intensa investigación para encontrar métodos adecuados y seguros

para disponer este tipo de desecho.

Las bolsas de desechos desempeñan una función útil para encontrar

clientes para los mismos. Por medio de estas bolsas se publican listas de

desechos disponibles para reutilizarlos, así como de las compañías que

buscan materiales de desechos en particular; la bolsa procede como

intermediaria entre las dos partes. Las compañías de disposición de

desechos se vuelven cada día más activas en el negocio de ladisposición de desechos químicos. Resultan especialmente útiles para las

compañías pequeñas. Que no tienen instalaciones para almacenar sus

propios desechos.

Contaminación del aire: la contaminación atmosférica es un

problema global. Entre las muchas causas de la contaminación del aire

se encuentran las operaciones industriales, la generación de potencia yelectricidad, los vehículos de transporte y la incineración de desperdicios

y desechos realizada por los ciudadanos. Actualmente hay siete

contaminantes del aire, ellos son: ozono, monóxido de carbono,

hidrocarburos, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, plomo y material

particulado fino.


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Muchos materiales contaminantes pueden ser eliminados en el sitio de

su producción, por ejemplo, en el tubo de escape de un automóvil, antesde que se forme el humo. Para esto se han producido postquemadores

catalíticos. Los sistemas catalíticos de escape se instalaron en los autos

modelo 1975 en Estados Unidos para cumplir con los lineamientos de

emisión de la EPA para hidrocarburos y monóxido de carbono. El empleo

de los sistemas catalíticos de escape requiere gasolina libre de plomo,

de modo que el catalizador no sea envenenado.

Los contaminantes del aire que emanan de los procesos químicos y de

otras instalaciones industriales pueden ser gases, neblinas (partículas

líquidas menores de 10 ìm de diámetro), partículas de rocío (partículas

líquidas mayores de 10 ìm), material particulado, vahos o

combinaciones de los anteriores. Los precipitadores electrostáticos se

emplean mucho para recolectar polvo, junto con colectores de bolsas,

ciclones y lavadores.

De los contaminantes gaseosos que se desprenden de los procesos

químicos, el dióxido de azufre es el que ha recibido mayor atención. El

SO2 ha sido descargado en la atmósfera en grandes cantidades por las

plantas de energía que consumen carbón y petróleo que contienen

azufre. Entre otras fuentes, se encuentran los procesos de tostación de

minerales para la producción de plomo, cobre y zinc, así como lasplantas de ácido sulfúrico. La industria de la energía produce la mayor

contaminación. Para resolver el problema, un enfoque posible consiste

en la desulfuración del combustible, antes de emplearlo en una caldera.

Esto se ha empleado durante años en la industria petrolera para


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producir aceite con bajo contenido de azufre; sin embargo, la

desulfuración del carbón sigue en proceso de investigación.

Se han diseñado varios procesos de eliminación de SO2 contenido en

gases de las chimeneas de plantas grandes. Se han empleado el lavado

con lechada de piedra caliza, la conversión catalítica de SO2 a SO3, el

lavado de tipo secador de rocío, el lavado seco con nahcolita o con otros

agentes alcalinos similares, la reacción de SO2 con sulfito de sodio para

formar bisulfito de sodio a temperaturas relativamente bajas y laabsorción de SO2 por una solución de citrato de sodio.

La eliminación de SO2 y de los NOx de los gases efluentes de la

combustión del carbón y del petróleo se ha convertido en una cuestión

ecológica muy importante.

Se han construido chimeneas cada vez más altas para descargar loscontaminantes muy arriba de la atmósfera, de modo que no contaminen

el aire circundante. Sin embargo, los gases nocivos son atrapados por

los vientos dominantes y se convierten ácidos nítrico y sulfúrico por

contacto con la humedad del aire, para luego depositarse como lluvia

ácida, alejados de su fuente. Esta lluvia tiene un pH que oscila entre

1.5 y 4.0; su efecto en la vida vegetal y marina es desastroso y

ciertamente no es deseable para los humanos. Los bosques sedeterioran, en primer lugar, por la disminución de los microorganismos

del suelo que fijan el nitrógeno. Los peces que habitan los lagos donde

cae esta lluvia enferman y mueren.


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Actividad 4

Con base en esta clasificación convencional, define y desarrolla

cinco ejemplos de procesos mecánicos y químicos.

¿Qué es una planta piloto, cuál es su importancia y qué

características técnicas debe tener?

En tu contexto, busca tres ejemplos de plantas pilotos, socialízalas

en los grupos y precisa conceptos con tus compañeros y

respectivo tutor.

¿Cuál es la historia de los tratados del medio ambiente a nivel

mundial y cuáles los dos últimos firmados en este orden?

Comparte tu opinión con amigos compañeros y docentes.

Enuncia los cinco países más contaminantes del mundo, explica

porqué


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CAPITULO3

CLASIFICACIÓN INTERNACIONAL

3.1 CLASIFICACIÓN INTERNACIONAL DE LOSPROCESOS INDUSTRIALES

El complejo desarrollo de las actividades industriales en el mundo

globalizado, exige estándares de calidad que permita la mayor y mejor

competitividad, para lo cual se creó una clasificación internacional por

actividades económicas: CIIU -Clasificación Industrial InternacionalUnificada-.

Esta clasificación contempla un código para una respectiva

actividad económica, proveniente de diversos procesos

industriales; a continuación se exponen algunas de estas

actividades, según Méndez Delgado:

0501 Pesca y cultivo de peces en criaderos y granjas.

1020 Extracción y aglomeración de carbón.

1110 Extracción de petróleo.

1320 Extracción de metales preciosos.


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1421 Extracción de minerales para la fabricación de abonos y

productos químicos,1511 Producción, transformación y conservación de carne y de

derivados cárnicos.

1512 Transformación, conservación de pescado y derivados de

pescado.

2412 Fabricación de abonos y compuestos inorgánicos

nitrogenados.

2413 Fabricación de plásticos en formas primarias.2421 Fabricación de plaguicidas y otros productos químicos de

uso agropecuario.

2422 Fabricación de pinturas y barnices.

2424 Fabricación de jabones y detergentes.

2694 Fabricación de cemento, cal y yeso.

2710 Industrias básicas de hierro y de acero.

3710 Reciclaje de desperdicios y desechos metálicos.3720 Reciclaje de desperdicios y desechos no metálicos.


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Actividad 5

1. Investiga otros aspectos complementarios de la CIIU, como: origen,finalidad, países comprometidos, etc.

2. Según los siguientes códigos, a qué actividad económica, provenientede procesos industriales, corresponden:

0111.0114.0115.0130.0201.

Nota. Explica brevemente, cuáles actividades tienen que ver

directamente con el medio ambiente y cuáles indirectamente.

3.2 EL METABOLISMO INDUSTRIAL

Además de las operaciones y los procesos unitarios, propios de lasetapas del proceso productivo, este se puede analizar y enfocar desde el

metabolismo industrial. Sin embargo, es importante que el estudiante

responda los siguientes interrogantes: ¿Qué significa metabolismo?

¿Cuáles son las etapas que conforman el metabolismo? ¿Qué proceso

industrial utiliza el metabolismo de ciertos microorganismos, para

obtener productos importantes a nivel alimenticio o médico? ¿Qué

microorganismos son usados a nivel industrial y qué productos seobtienen?

Todo ser vivo se caracteriza por su metabolismo. El metabolismo de

un individuo es un intercambio complejo de materiales entre dicho

individuo y el medio exterior (entorno). Comprende las siguientes fases:


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consumo, asimilación, desasimilación y expulsión. Se puede afirmar que

las sustancias que salen del individuo en la desasimilación y expulsiónson utilizadas en el metabolismo de otro ser vivo: el dióxido de carbono

producido en la respiración del hombre es usado en la fotosíntesis de las

plantas, el alcohol etílico producido por las levaduras es usado por

bacterias para producir ácido acético, los compuestos orgánicos sencillos

producidos por hidrólisis en el tratamiento de aguas residuales son

asimilados por las bacterias generadoras de ácidos y los ácidos son

usados como alimento por otra generación de bacterias que producenmetano y dióxido de carbono.

En términos generales, el metabolismo industrial es un proceso a través

del cual, el hombre transforma materiales y energía en productos, bienes

y servicios), que le son necesarios para su vida, su desarrollo y,

obviamente, para su bienestar. Se puede establecer un paralelo entre el

metabolismo industrial del hombre y los procesos que ocurren en lanaturaleza, como metabolismo biológico.

En el metabolismo biológico se realiza la fotosíntesis donde se usa el

dióxido de carbono (CO2), el agua, los minerales y la energía del sol

para la producción de macromoléculas altamente energéticas, con la

producción de oxígeno como un "residuo". Estas moléculas altamente

energéticas como es carbohidratos, por ejemplo, son usadas por seresaerobios, mediante el proceso de respiración para liberar dicha energía y

producir su propia biomasa, tomando el oxígeno (O2) que había sido

liberado en el proceso de fotosíntesis. Se puede, entonces, afirmar que

en el metabolismo biológico los residuos y productos de una actividad


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son la materia prima de otra actividad, sin que existan residuos o

desperdicios como tal.

El proceso industrial humano o metabolismo industrial depende de unos

procesos para transformar unas reservas heredadas, en materiales

industriales (a similitud de la biomasa), usando unas moléculas ricas en

energía (combustibles fósiles). El sistema industrial produce también

residuos, especialmente dióxido de carbono en cantidades considerables.

Es importante mencionar que existen unos procesos industriales que sonmás depredadores que otros en cuanto al consumo de recursos, otros que

generan más residuos y otros, en términos generales, que son menos

eficientes. Un análisis del sistema productivo de alcohol carburante, por

ejemplo muestra como el mayor porcentaje de los materiales que se

usan como materia prima o como insumo, son luego arrojados al

medio. Desde el punto de vista ambiental, ¿qué diferencia existe entre

un proceso por integración y uno por desintegración?

Disposición

Esta disposición puede gen erar mas

residuos, vertidos y emisiones

Residuos

Exploración y

extracción de fuentes

de nergía

Transformación Transformación

Proceso productivo

Producto

Residuos

Residuos

ResiduosResiduos

Residuos

Consumidor

doméstico

Consumidor

industrial

Exploración y

extracción de

materias primas

Estructura del metabolismo industrial (Méndez 2004. Pág. 32)


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En el metabolismo biológico existe una etapa llamada anabolismo o

formación de biomasa y una llamada catabolismo o desasimilación dealgunos materiales. En el sistema industrial existen etapas equivalentes.

Así, en el caso de los fenómenos biológicos, la energía es transportada por

moléculas especializadas como el Difosfato y el Trifosfato de Adenosina

(ADP y ATP), mientras que en el sistema industrial, la energía es

transportada por el vapor, la electricidad o los productos químicos

intermedios. Por otra parte, el proceso de síntesis en los sistemas

biológicos permite obtener macromoléculas de elementos químicossencillos y en el proceso de síntesis industrial, sucede algo similar

(fábricas).

A pesar de existir notables similitudes, también existen profundas di-

ferencias en cuanto a su funcionamiento. Los sistemas biológicos cuentan

con procesos de digestión de los animales que descomponen las

macromoléculas en sus diferentes elementos, para una reutilización máseficaz de los mismos; es decir, existe toda una serie de organismos

especializados en la descomposición. En cambio, en los sistemas

industriales actuales, esta función está atrofiada o subdesarrollada; los

sistemas industriales, a diferencia de los sistemas biológicos, no han

logrado crear un ciclo cerrado, basado únicamente en fuentes de energía

renovable, procedente, en últimas, del sol.

El sistema de metabolismo industrial actual del hombre aparece, desde el

punto de vista ambiental, como un sistema derrochador y contaminante.

Derrochador, porque funciona empleando grandes cantidades de materia

y energía, amenazando los recursos no renovables. Contaminante, porque

es generador de sustancias que crean un desbalance o un desequilibrio en


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el aire, el agua y en general, en la tierra; todo esto ocurre en todas las

fases del metabolismo industrial. Faltaría mencionar la contaminación y losresiduos producidos por los sistemas de transporte, que hacen funcionar

dicho metabolismo. Es importante por lo tanto, que el hombre trate de

imitar el funcionamiento de los sistemas naturales y que recuerde las leyes

de la ecología: "todo está relacionado con todo", "nada es gratuito en la

naturaleza", "todo va a parar a alguna parte" y "la naturaleza sabe lo que

hace".

El "diagrama de proceso", también conocido como "gráficos de proceso"

provee una descripción sistemática de un proceso o ciclo de trabajo con

suficiente detalle como para hacer análisis orientados a mejorar los

métodos. Cada diagrama de proceso está diseñado para permitir que el

analista vea claramente el procedimiento actual y para que varias

personas puedan ver los problemas conjuntamente, lo que estimula un

intercambio o creación conjunta de ideas. Los diagramas son excelentesinstrumentos para la presentación de propuestas orientadas a encontrar

perfeccionamiento de los procesos.

Se debe evitar que el proceso productivo se maneje como una caja

negra, pero ¿qué es una caja negra en producción? En términos

generales, se considera una caja negra aquel proceso en el cual es muy

difícil descubrir exactamente cómo los insumos se transforman enproductos terminados:


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ENTRADAS(Inputs)

CAJA NEGRA SALIDAS(Outputs)

Modelo sistémico de una caja negra.

En el desarrollo del proceso productivo, deberán tenerse en cuenta: la

eficiencia, la eficacia, la efectividad y la productividad, toda vez

que dicho proceso productivo pertenece a una organización, y como

tal, es muy importante conocer los vínculos y la posición que él tiene

dentro de ella. Pero ¿qué significa cada uno de estos términos? Muchas

veces las empresas se conforman con elaborar los productos, pero no

se realiza un análisis de cómo se logró la producción, es decir, cómo se

usaron los recursos, por tanto, la eficiencia es la encargada de

relacionar el grado de aprovechamiento de los recursos en el proceso

productivo (cómo se aprovecharon la materia prima y los insumos).

El producto debe cumplir con las exigencias del cliente en calidad,

servicio y precio, dándole a la empresa el cumplimiento de los objetivos

o la eficacia. Es posible ser solamente eficientes o solamente eficaces;

ser efectivos significa que se logran los objetivos a través del mejor

método y el más económico, es decir, se logra la satisfacción del

cliente con la óptima utilización de los recursos (la efectividad es

producto de la eficiencia y la eficacia). La definición del término

productividad varía según la actividad de quien la dé; pero, en su

definición más general, es la relación entre lo producido y lo

consumido. Cuantitativamente la productividad es la razón entre la


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cantidad producida y la cantidad de recursos empleados en dicha

producción. (Méndez 2004, pág. 38-39)

Indicadores unitarios. La productividad generalmente se mide por

índices (índices de productividad o indicadores unitarios), los cuales

pueden calcularse para cada uno de los productos relacionados con cada

uno de los recursos consumidos a través del proceso. La importancia del

concepto de productividad en la gestión de producción y específicamente

en el proceso, justifica analizar un ejemplo, para una mejor comprensiónde su significado. Los siguientes son los resultados para un determinado

período de producción:

Producto terminado (vino)

mano de obra

Materias primas

InsumosEnergía

$5'000.000

$1'500.000

$1'000.000

$200.000$300.000

Se pueden calcular los siguientes indicadores unitarios de

productividad:

Humana

Materia primaInsumos

Energética

= $5'000.000/$1'500.000 = 3,33

= $5'000.000 / $1 '000.000 = 5,00= $5'000.000/$200.000 = 25,00

= $5'000.000/$300.000 = 16,66


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Kilogramos de DBO generados/Tonelada de producto obtenido.

Tonelada de residuo sólido generado/Tonelada de producto

obtenido.

Kilovatios - hora consumido/Tonelada de producto obtenido.

Metros cúbicos de agua consumida/Tonelada de producto

obtenido.

Energía desperdiciada/Tonelada de producto obtenido.

Masa de metales pesados en agua residual/Tonelada de producto

obtenido.

Hectáreas de bosque sembradas/Tonelada de CO2 producido.

$ (pesos gastados)/Metro cúbico de agua residual tratada.

Los indicadores unitarios son usados en gestión de los procesos

productivos, lo mismo que en su seguimiento; es más, son de

obligatorio cálculo en la industria. ¿Qué puede responder un

ingeniero ante el requerimiento de una producción de 500

toneladas de aceite? Seguramente pensará en la cantidad de

materia prima que se va a consumir, los insumos, las horas-

hombre y las horas-máquina, por ejemplo. Todos estos datos

los obtiene de los indicadores unitarios tradicionales, sin tener

en cuenta los indicadores unitarios ambientales, que en muy

contados años, por no decir que ya, serán determinantes como

factores de competitividad de la industria de bienes y servicios.


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Pero ¿por qué se diseña y construye un proceso productivo?

Todo esto tiene que estar ligado, necesariamente, a la existencia

de un consumidor, el cual tiene unas necesidades insatisfechas

(demanda por un bien o servicio) de tal forma que si se satisface

dicha demanda, se tiene una oferta. La carencia de un

restaurante o local de venta de alimentos, en las inmediaciones

de una fábrica, por ejemplo, genera una necesidad.


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LECTURA COMPLEMENTARIA A LA

REVOLUCIÓN INDUSTRIAL

MAQU I N I SMO Y DESARROLLO I NDUSTR I A .

Uno de los elementos sustanciales de la mecanización y modernizaciónindustrial fue la aplicación de un nuevo tipo de energía: el vapor, cuya

producción requería carbón. La máquina de vapor del escocés JamesWatt (1782) se convirtió en el motor incansable de la RevoluciónIndustrial.

El sector algodonero

La introducción de máquinas automáticas, movidas por la fuerzaexpansiva del vapor, para la fabricación industrial se produjo porprimera vez en Inglaterra, en el sector textil del algodón En los añosanteriores a la Revolución Francesa, ya se ha habían puesto a punto

las principales innovaciones que afectaron a las dos operacionesbásicas del sector: hilado y tejido.

El hilado de lana o algodón se había realizado hasta entonces con larueca. En 1764 la "Jenny", de Heargraves, desarrollaba un mecanismoaprovechando el movimiento de una rueca, accionada mediante unamanivela, para obtener simultáneamente varias bobinas de hilo, con loque se multiplicaba la producción. La "waterframe" de Arkwnght(1769), sustituía la energía humana por la hidráulica. La rueda queaccionaba la máquina se movía como una hélice, impulsada por un

chorro de agua. El desarrollo de la hilatura del algodón estimuló lamodernización del telar.

El telar manual tradicional constaba de un entramado de hilos por elque se hacía circular un lado a otro. La bobina se pasaba de mano amano por lo que la anchura de la tela quedaba limitada a laenvergadura del tejedor. En 1733, J. Kay ideó un procedimientoautomático para lanzar la bobina, la "lanzadera automática", lo quepermitía fabricar piezas más anchas, y se ahorraba la mitad tiempo.


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Por fin, en 1781, Cartwright aplicó el movimiento de vaivén de lamáquina de vapor a vanos telares, con lo cual nació el "telarmecánico".

Hacia 1815, los telares mecánicos, aún en fase experimental, eranminoría frente a los telares manuales. Sólo había 2400 en todaInglaterra. Durante la década de 1820, la cifra se multiplicó por diez.En 1850 había unos 250 000 telares, y, de ellos, unos 200 000 eranmecanizados.

El hecho de que las novedades señaladas correspondiesen a laindustria de algodón, y no a la de la lana, que era la más difundidahasta entonces, pudo deberse a la mayor resistencia y elasticidad de lafibra vegetal. Además existía algodón abundante y barato en lascolonias de Norteamérica debido al trabajo esclavo y, más tarde, enIndia.

Desde de 1701 quedó prohibida en Inglaterra la importación de tejidosestampados de algodón en India. Hasta 1750 la supremacía de lastelas de este origen era incuestionable, pero se vendían comoproductos de lujo para gente rica. En esa época, del total de

exportaciones inglesas, el 46% era de lana y el 26% de cereales. En1800 el 28.5% era de lana y el 24% era de algodón. En 1810, lostejidos de algodón habían superado a los de lana. Por fin, a principiosde la década de 1830, las exportaciones de algodón no sólo superabancuatro veces a las de lana, sino que además constituían la mitad deltotal de las exportaciones británicas.

Los talleres artesanales no reunían las condiciones necesarias paraalbergar las máquinas. Éstas se concentraron en grandes navesdestinadas exclusivamente a la producción: las fábricas.

La industria algodonera fue el primer sector en el que se invirtieron loscapitales obtenidos en el comercio y la agricultura. Además, dio lugar ala mecanización industrial, cuyos efectos positivos y negativos sedejaron sentir rápidamente.

Las exposiciones universales (desde la de Londres de 1851) seconvirtieron en e1 escaparate de todas las novedades, lo que agilizó ladifusión de las nuevas máquinas. La multiplicación de la producción


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redujo considerablemente los costos: en 1812, los costos deproducción de hilo de algodón eran una décima parte de los de 30 añosdespués. La consecuencia inevitable fue el abaratamiento de losprecios y la extensión de las ventas.

Sin embargo, la supervisión de los telares automáticos, para lo que nose requería fuerza, pasó a ser realizada por niñas, cuyas pequeñasmanos podían desenvolverse bien para limpiar y engrasar entre losengranajes de las máquinas. Los salarios que se les pagaba eranmucho más reducidos y las jornadas más largas, a la vez que el ritmode trabajo era marcado por las pausas obligatorias de la máquina. Elsonido de la sirena fue otra de las aplicaciones de la máquina de vapor.

Los grandes beneficios obtenidos buscaron pronto otros objetivos. Laindustria algodonera sirvió de motor para el desarrollo de la industriaquímica: blanqueado (lejías, detergentes a base de cal y sales),tinturas, fijadores, no ya de origen vegetal o animal como se utilizabananteriormente, sino a partir de combinaciones de elementos mineralestratados convenientemente.

La industria textil algodonera se concentraba en el noroeste de

Inglaterra, alrededor del condado de Lancaster (Lancashire), enciudades como Leeds, Manchester o Chester y el puerto y centrocomercial de Liverpool, una zona bien comunicada y dotada de ríos,necesarios para mover las hiladoras que se empleaban en el siglo XIX.La mecanización textil se difundió en el continente –Francia, Bélgica, laConfederación Germánica o España (Cataluña)– desde 1830, a medidaque iban caducando las patentes. Mientras que en Inglaterra el telarmecánico se impulsó entre 1834-1850, en el resto de las zonas no lohizo hasta 1870, coexistiendo hasta entonces con el manual.

La Revolución de los transportes: el ferrocarril, el barco de vapor y eldesarrollo siderúrgico.

El ferrocarril, es decir, los vagones que circulaban sobre unas vías dehierro, eran utilizados ya en el siglo XVIII para la extracción minera.En 1825 Stephenson aplicó la maquina de vapor capaz de desplazarse(locomotora) como fuerza de tracción para arrastrarestos vagones. que antes eran tirados por caballos y personas. La idea


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de desplazarse así por vía terrestre supuso la aparición del ferrocarrilmoderno, como medio de transporte para mercancía personas.

El ferrocarril permitía transportar materias pesadas con una rapidezantes impensable de 32 a 40 Km. (debemos tener encuenta que 40 Km. era la distancia que solía recorrer un caballo en una

jornada). La revolución de la velocidad acortó extraordinariamente eltiempo de los desplazamientos y permitió vertebrar el comerciointerior, escasamente desarrollado hasta entonces. El volumen de losintercambios se multiplicó.

Hacia l870 ya habían construido dos tercios de la red ferroviariabritánica, la más extensa y densa de Europa. En el continente, los másdesarrollados eran los ferrocarriles de Bélgica y Holanda, favorecidospor su condiciones orográficas: no existía en sus trazados un solotúnel. El caso opuesto era el de Suiza, cuyos túneles alpinosdificultaban la construcción. El resto, Alemania e Italia en sus alborescomo naciones, Francia o España, unían sólo un tercio de la extensiónde la red que tendrían en vísperas de la Primera Guerra Mundial.

En Estados Unidos, el final de la Guerra de Secesión, en 1865, marcó el

punto de gran expansión ferroviaria, que le llevaría a destacarse comola red más extensa del mundo.

La fuerza del vapor se empleó también en la navegación. Losexperimentos transoceánicos iniciados hacia 1840 sufrieron algunospercances. Las hélices tenían dificultades para adaptarse al oleaje.Como consecuencia, los vapores de rueda trasera se desarrollaron parala navegación fluvial, mientras que para el tráfico marítimo seempleaban buques mixtos, dotados de dos grandes ruedas lateralesmovidas a vapor, pero conservaban la estructura de mástiles y velas

que les permitía, además, desplazarse impulsados por el viento.Simultáneamente, y a pesar de los contratiempos, se van acorazandocon hierro o, incluso, se fabrican totalmente de hierro, lo que permiteaumentar el tonelaje y la velocidad. No obstante, durante todo el siglolos nuevos barcos a vapor coexistían con los grandes veleros("clippers").

La aparición del ferrocarril y del barco de vapor estimulóextraordinariamente la demanda de hierro. La fabricación de vías,


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locomotoras, vagones y barcos disparó definitivamente la industriasiderúrgica. Además, la siderurgia y la aplicación del vapor a laindustria incrementaron las necesidades de carbón. Su explotaciónmasiva abarató el precio, con lo que se fue extendiendo para el usodoméstico (cocinas y calefacción).

Las innovaciones introducidas a lo largo del siglo XVIII se realizaronen dos campos: la mejora de la combustión en el carbón y la mayorcalidad del producto final en el hierro. En cuanto al primero, seconsagró como combustible un tipo de carbón, "coque" (hullarefinada), capaz de producir elevadas temperaturas. La combustión seavivaba con la inyección de aire caliente. En cuanto al segundo, se ideóla técnica del "pudelado" (1784), consistente en batir la masa demetal incandescente, con lo que se obtenía un hierro más maleable.Mediante el "laminado" (1783), la masa de hierro fundido setransforma en barras al pasar por unos rodillos, lo que facilita suutilización industrial.

( T o m a d o d e w w w . M o n o g r a f i as .c om )


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SEOANEZ Calvo, Mariano. Ecología Industrial: Ingeniería

Ambiental Aplicada a la Industria y a la Empresa. Ediciones MundiPrensa, Barcelona (España). 1998

Torres Motta, Marco. Técnicas Industriales de Producción.

Ediciones San Marcos. Lima. 1997.

Ulrich, G. D. Procesos de ingeniería química. Editorial

Interamericana, ciudad de México (México). 1988


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SEGUNDA UNIDADMATERIAS PRIMAS

PROCESO DETRANSFORMACIÓN


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INTRODUCCIÓN

Las materias primas, constituyen la base y el soporte de todo procesoindustrial, sin ellas no habría qué transformar, ni qué entregar como

producto terminado y por tanto, no habría que comercializar, máxime en

el actual momento histórico en el que rige una economía de mercado, la

que origina un mundo globalizado.

En tal sentido, en esta unidad se ilustrará como parte del aprendizaje

básico de los estudiantes, todo el proceso por el que pasan las materias

primas dentro del proceso productivo o sea, se examinará

detalladamente el proceso de manufactura.

De acuerdo con lo anterior, los contenidos a desarrollar en esta unidad,

serán:

Recursos de producción; origen, preparación, tratamiento, transfor-

mación, terminación, empaque, transporte, entre otros aspectos de las

materias primas que permiten el desarrollo de los procesos industriales.

Para una mejor comprensión de los temas a tratar, se expondrán

conceptos y marcos teóricos de los diferentes componentes del proceso

manufacturero, para luego pasar a actividades de orden práctico, de

discusión y comentarios en pequeños grupos, así como la contrastación

de estos aspectos con la realidad industrial del contexto productivo en el


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cual se encuentran inmersos los estudiantes. Todo esto, va acompañado

con la investigación de fuentes primarias y secundarias dirigida yacompañada por el docente.

Por último, la filosofía propuesta en este módulo se seguirá

desarrollando, en cuanto que, actividades de lectura, reflexión y

discusión y práctica de los temas, se enmarcarán en torno al respeto

por el medio ambiente.


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CAPITULO 1

SECTORES DE LA PRODUCCIÓN 1

Como se expuso al inicio de esta unidad, estamos en un mundo regido

por una economía de mercado, en la que las oportunidades de satisfacer

necesidades están ligadas al concepto de ganancia, es decir, el costo

inherente a la producción debe ser inferior al precio de venta. Para la

producción de un producto, sea un bien o un servicio, se requiere de una

organización que es la unión de personas, elementos (equipos), procesos

y actividades, integrados todos de una forma que sea rentable.

Según Méndez Delgado, las organizaciones pueden emplear como

materias primas, los recursos naturales: a este tipo de organizaciones

se les considera como integrante del sector primario de la economía.

Son ejemplo de ellas, las actividades de extracción minera, pesquera, de

bosques o petróleo. Las organizaciones que utilizan los recursos naturales

que vienen del sector primario y que además, utilizan maquinaria y

equipo para convertirlos en bienes, conforman el sector

secundario o industrial como las textileras, el cervecero o el del vidrio,

aunque también, puede utilizar como materias primas ciertos productos

elaborados en el mismo sector secundario. Finalmente, el sector

1 Méndez Delgado Fernando. LOS PROCESOS INDUSTRIALES y el medio ambiente. Un nuevo paradigma.

Ibagué (Colombia), El poira S.A., 2004.


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terciario de la economía es el relacionado con los servicios, como

el transporte, la salud o la mensajería. (Méndez D. 2004, pág.41Subrayado fuera de texto).

Resumiendo, el sector primario realiza la extracción de los recursos

naturales y puede dar un valor agregado mediante alguna

transformación, siendo éstos utilizados posteriormente como materia

prima para el sector secundario o industrial (los bienes elaborados en el

sector secundario pueden reingresar al mismo sector, como es el caso delas cadenas productivas, donde se pretende dar un mayor valor

agregado), mientras que las organizaciones de servicio se encargan de

llevar los productos hasta las personas y las organizaciones que las van

a consumir, teniendo en cuenta que el sector financiero sirve para permear

el sistema global del dinero requerido para su funcionamiento.


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1.1RECURSOS NATURALES Y PRODUCCIÓN

Los recursos naturales son los que se encuentran, como su nombre lo

dice, en la naturaleza y a los cuales se les atribuye un valor. Otra de las

concepciones de recursos naturales, es: “Los recursos naturales son el

conjunto de elementos naturales que se encuentran en la naturaleza de forma no

modificada, escasos con relación a su demanda actual o potencial” 2

Los recursos naturales se pueden dividir en renovables, que usualmente

son organismos vivos que crecen y se renuevan, como por ejemplo la

flora y la fauna, y no renovables, que se agotan con su explotación,

como por ejemplo el petróleo y los yacimientos de minerales (al menos

hasta que se encuentre una forma económicamente eficiente de fabricarpetróleo o minerales).

2 www.econlink.com.ar/definicion/recursosnaturales.shtm


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Los recursos naturales existen, siempre y cuando se tengan sobre ellos

una demanda; de lo contrario, es decir, si no tiene valor, no se consideranrecurso. Los recursos naturales se clasifican en: continuos,

almacenados y en movimiento.

1.1.1 Recursos naturales continuos

Los recursos naturales continuos, son los que se encuentran disponiblesen la naturaleza, independiente de la actividad del ser humano, pero que

éste los puede manipular (energía solar, eólica, marina).

1.1.1.1 Energía Solar

¿Qué se puede obtener con la energía solar?: el Sol, fuente de vida y

origen de las demás formas de energía que el hombre ha utilizado desdelos albores de la historia, puede satisfacer todas nuestras necesidades, si

aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que

continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde

hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha

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