Descripción

Este libro fue escrito originalmente por Ray Sinnott como Volumen 6 de la serie Ingeniería química editada por Coulson y Richardson. Su intención era que fuera un libro de texto de diseño independiente para proyectos de diseño de pregrado que complementara los otros volúmenes de la serie Coulson y Richardson. En 2008 publicamos la primera edición de Chemical Engineering Design: Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design como una adaptación del Volumen 6 de Coulson y Richardson para el mercado norteamericano. Se actualizaron algunas secciones antiguas del libro y se cambiaron las referencias a leyes, códigos y estándares para que tuvieran una base estadounidense en lugar de británica, sin embargo, el diseño general y la filosofía del libro permanecieron inalterados. La primera edición de este libro fue ampliamente adoptada y recibí una gran cantidad de comentarios valiosos de mis colegas sobre las fortalezas y debilidades del texto en el contexto de un plan de estudios universitario típico de Norteamérica.

Las experiencias y frustraciones de mis estudiantes en la Universidad Northwestern y los comentarios de mis compañeros de trabajo en la UOP también ayudaron a sugerir áreas en las que el libro podría mejorarse. Los cambios que se han realizado en esta segunda edición son mi intento de hacer que el libro sea más valioso para los estudiantes y los profesionales industriales incorporando nuevo material para abordar las lagunas obvias, al tiempo que se elimina parte del material que estaba desactualizado o era repetitivo de las clases básicas. El principal cambio que he realizado es reorganizar el orden en el que se presenta el material para que se ajuste mejor a una secuencia típica de diseño de dos cursos para estudiantes de último año. El libro ahora está dividido en dos partes. La Parte I: Diseño de procesos cubre los temas que normalmente se enseñan en una clase magistral. Los temas generales de la Parte I son el desarrollo de diagramas de flujo, el análisis económico, la seguridad y el impacto ambiental y la optimización.

La Parte II: Diseño de plantas contiene capítulos sobre el diseño y la selección de equipos que se pueden utilizar como complementos de un curso magistral. Estos capítulos contienen métodos paso a paso para diseñar la mayoría de las operaciones unitarias, junto con muchos ejemplos prácticos, y deberían convertirse en referencias esenciales para los estudiantes cuando comiencen a trabajar en sus proyectos de diseño o se enfrenten a problemas de diseño al principio de su carrera industrial. La cobertura del desarrollo de diagramas de flujo de procesos se ha incrementado significativamente en esta edición. Los capítulos introductorios sobre balances de materia y energía se han eliminado y reemplazado por capítulos sobre desarrollo de diagramas de flujo y recuperación de energía, que conducen a la discusión de la simulación de procesos. También se ha aumentado el tratamiento de la economía de procesos, con nuevos capítulos sobre estimación de costos de capital y costos operativos, así como una discusión más larga del análisis económico y el análisis de sensibilidad. La sección sobre optimización ahora se presenta como un capítulo separado al final de la Parte I, ya que la mayoría de los instructores sintieron que era más lógico presentar este tema después de introducir el análisis económico y las restricciones que surgen de las consideraciones de seguridad y ambientales.

La Parte II comienza con una descripción general de los temas comunes en el diseño de equipos. A esto le sigue el capítulo sobre diseño de recipientes a presión, que sustenta el diseño de la mayoría de los recipientes de proceso. Los capítulos siguientes luego pasan por reactores, procesos de separación, manejo de sólidos, intercambio de calor y equipo hidráulico. Mi experiencia ha sido que los estudiantes a menudo luchan por hacer la conexión entre los fundamentos de la ingeniería de reacción y un diseño mecánico realista de un reactor, por lo que se ha agregado un nuevo capítulo sobre diseño de reactores, con un enfoque en los aspectos prácticos de la especificación del reactor. La cobertura de los procesos de separación se ha ampliado para incluir la adsorción, las separaciones por membrana, la cromatografía y el intercambio iónico. También se ha aumentado el tratamiento de los procesos de manipulación de sólidos y las operaciones de manipulación de sólidos se han agrupado en un nuevo capítulo. A lo largo del libro he intentado aumentar el énfasis en el procesamiento por lotes, los diseños de modernización y el diseño de procesos biológicos, incluida la fermentación y las separaciones que se utilizan habitualmente en la recuperación y purificación de productos de los procesos bioquímicos.

Casi todos los capítulos contienen ahora ejemplos de procesos y operaciones alimentarias, farmacéuticas y biológicas. Muchos ingenieros químicos graduados en los Estados Unidos se encontrarán trabajando en plantas establecidas donde es más probable que trabajen en proyectos de modernización que en nuevos diseños de base. En la Parte I se ofrece una discusión general del diseño de modernización y en la Parte II se presentan ejemplos de cálculos de calificación para modernizaciones. Los ingenieros químicos trabajan en un conjunto muy diverso de industrias y muchas de estas industrias tienen sus propias convenciones de diseño y equipos especializados. He intentado incluir ejemplos y problemas de una amplia gama de industrias de proceso, pero cuando el espacio o mi falta de experiencia en el tema han limitado la cobertura de un tema en particular, se proporcionan referencias a textos especializados. Este libro se basa en la experiencia de Ray Sinnott y la mía.