SISTEMAS AUXILIARES DE UN PROCESO PRODUCTIVO

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TÍTULO: 
SISTEMAS 
AUXILIARES DE 
UN PROCESO 
PRODUCTIVO 
 
PROYECTOS DE 
INVERSIÓN 2 
 
 
 
ÍNDICE 
SISTEMAS AUXILIARES DE PROCESO PRODUCTIVO ......................................................................3 
CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO DE SISTEMAS AUXILIARES ...........................................................3 
DISEÑO .....................................................................................................................................3 
AIRE ..........................................................................................................................................3 
AIRE COMPRIMIDO ..................................................................................................................3 
VAPOR ......................................................................................................................................4 
ENERGÍA ELÉCTRICA .................................................................................................................4 
SISTEMAS AUXILIARES ..................................................................................................................4 
1. Sistema de generación de nitrógeno ................................................................................4 
2. Sistema de generación eléctrica. ......................................................................................5 
3. Sistema de aire de instrumentación y servicio. ................................................................5 
4. Sistema de refrigeración...................................................................................................6 
PRINCIPALES SISTEMAS AUXILIARES: ...........................................................................................6 
PRINCIPALES SERVICIOS GENERALES: ...........................................................................................6 
A) Tanques y recipientes .........................................................................................................7 
B) Transferencia de masa ........................................................................................................7 
C) Reactores .............................................................................................................................7 
D) Transferencia de calor.........................................................................................................8 
E) Bombas, compresores y tuberías ........................................................................................8 
F) Procesado y manipulación ...................................................................................................8 
ELEMENTOS AUXILIARES. .............................................................................................................9 
PARTES INVOLUCRADAS EN EL MERCADO. ..............................................................................9 
EJEMPLO DE SISTEMA AUXILIARES EN UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS ............10 
LA GENERACIÓN DE CALOR ....................................................................................................10 
LA GENERACIÓN DE FRÍO .......................................................................................................10 
LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ...............................................................................11 
LA GENERACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO ................................................................................11 
EL TRATAMIENTO DEL AGUA DE PROCESO ............................................................................12 
EL ALMACENAMIENTO DE MATERIALES AUXILIARES .............................................................13 
EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS E INSTALACIONES. ...........................................................13 
ANEXOS ......................................................................................................................................15 
REFERENCIA: ..............................................................................................................................17 
 
 
SISTEMAS AUXILIARES DE PROCESO PRODUCTIVO 
En las instalaciones industriales existen innumerables sistemas auxiliares del 
proceso que determinan el correcto funcionamiento de este. Para ello, debe 
existir una impulsión destinada a resolver necesidades muy singulares de cada 
planta. 
CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO DE SISTEMAS AUXILIARES 
Operabilidad de la planta 
La operabilidad de la planta es disminuida por varios factores: 
1. Tiempo en que la planta debe parar para el mantenimiento de los sistemas 
auxiliares. 
2. Emergencias: fallos de la corriente eléctrica, equipos, etc. La solución 
consiste en instalar equipos de emergencia que se pongan 
inmediatamente en funcionamiento cuando se produce el fallo. 
3. Capacidad de almacenamiento de materias primas, productos 
intermedios y productos terminados. Cuando se produce una saturación 
de la capacidad de almacenamiento, es necesario para la producción. 
DISEÑO 
A la hora de diseñar los sistemas auxiliares hay que tener en cuenta las 
condiciones de la planta industrial. No es lo mismo en una planta pequeña que 
en una planta grande. 
Por ejemplo: el equipo de emergencia en las plantas grandes es rentable, porque 
el costo de la inversión adicional es equivalente al costo de para la producción 
por un corto espacio de tiempo, mientras que la inversión en un equipo de 
emergencia en una planta pequeña supone un gasto adicional que no justifica 
las perdidas debidas a una parada. 
 
AIRE 
El aire tiene diferentes usos en una planta química, entre ellos tenemos el aire 
de enfriamiento (30°C), el aire para instrumentos y controladores neumáticos ( 3 
bar o 45 psig) y el aire comprimido para otros usos (3 bar o 45 psig; 7 bar o 100 
psig; 10 bar o 150 psig; 20 bar o 300 psig). En oportunidades se requiere aire 
seco a 18°C de punto de roció. 
 
AIRE COMPRIMIDO 
La utilización del aire comprimido en la industria está ampliamente extendida, y 
en actuaciones tan diversas, como accionamiento de máquinas herramientas, 
actuadores de válvulas, maquinas, etc. Dado que su accionamiento es debido a 
un fluido a presión. 
 
VAPOR 
Es la fuente de calor más ampliamente usada en plantas químicas debido a 
varias razones: 
• El calor de condensación del vapor es alto. Suministrando una cantidad 
de calor alta por kg de servicio industrial a T constante. 
• La temperatura puede ser controlada precisamente con la presión. 
• El condensado tiene alto COEF transferencia=>economía. 
 
ENERGÍA ELÉCTRICA 
La potencia requerida por los procesos electroquímicos, motores, alumbrado y 
uso general. Puede obtenerse externamente o generarse en sitio. La mayoría de 
los motores y equipos de planta trabajan a 220 V o 440 V y 3 fases; para 
suministro de oficina laboratorio. Salas de control y equipos menores se usa una 
fase 110 V. 
 
SISTEMAS AUXILIARES 
Se considera sistemas auxiliares a todos aquellos servicios que ayudan en el 
proceso, pero no intervienen directamente en ella, así como él 
1. Sistema de generación de nitrógeno 
Se hace pasar aire comprimido a través de un tamiz de carbón 
molecular. 
El carbón molecular tiene la propiedad de retener de una forma 
mecánica las moléculas de oxígeno con las cuales entra en 
contacto a una presión especifica. 
El generador consta de dos torres totalmente llenas del material 
absorbente. 
 
 
El nitrógeno es 
usado como 
gas de 
blanketing en 
tanques, 
recipientes y 
como barrido 
al fler. 
 
. 
 
 
2. Sistema de generación eléctrica. 
El proceso del sistema de generación de electricidad se lleva a cabo en lo 
que se conoce como centrales eléctricas. Estas centrales pueden ser de 
muchos tipos. 
Centrales termoeléctricas, aquellas que queman carbón, gas o gasóleo. 
El vapor generado de dicha quema mueve una turbina yes así como se 
genera la electricidad. 
Por ejemplo 
• Biomasa. 
• Energía de carbón. 
• Hidroeléctrica. 
• Gas natural. 
• Solar. 
• Energía eólica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Generadores principales. Generador auxiliar. 
 
3. Sistema de aire de instrumentación y servicio. 
Aire de instrumentos: Usado en válvulas de control y válvulas todo-nada así 
como en pequeños motores neumáticos. 
En este caso el aire atmosférico es comprimido, almacenado en un tanque 
de volumen, filtrado y secado para utilizarlo en instrumentos. 
 
 
Aire de servicio: 
Compresor, 
aeroenfriador y 
acumulador. Aire de 
instrumentos: 
Compresor, 
aeroenfriador, secador y 
acumulador. 
4. Sistema de refrigeración. 
Los denominados sistemas frigoríficos o sistemas de refrigeración 
corresponden a arreglos mecánicos que utilizan las propiedades 
termodinámicas de la materia para trasladar energía térmica en forma de 
calor entre dos o más focos conforme se requiera. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tipos de sistemas de refrigeración: Cerrados, semiabierto y abierto. 
 
Los sistemas auxiliares (aprox. 20-60 % del inmovilizado) se destinan 
fundamentalmente a cubrir demandas de servicios (15-40 % del coste de 
operación) prefijadas en el diseño de proceso y, generalmente, se estudian 
según el siguiente orden de precedencia: 
PRINCIPALES SISTEMAS AUXILIARES: 
• Generación y transferencia de energía. 
• Almacenaje y transporte de materiales. 
• Control, seguridad y contaminación, etc. 
 
PRINCIPALES SERVICIOS GENERALES: 
• Calor y frío (combustibles, refrigerantes, fluidos y vapor). 
• Electricidad, trabajo mecánico, aire comprimido y vacío. 
• Agua (de planta o red municipal), suministros y otros. 
Para la selección y diseño de las piezas de equipo se utilizan los principios de 
las operaciones unitarias y se consignan en tablas que incluyen típicamente las 
especificaciones siguientes: 
 
A) Tanques y recipientes 
Incluyen los depósitos de almacenamiento, vasijas a presión, columnas, 
mezcladores, reactores, etc.; y requieren consideraciones sobre la resistencia de 
los materiales, espesor de pared, formas y cabezales, conexiones, orificios y 
otros elementos internos y auxiliares (platos, rellenos, agitadores, 
revestimientos, controles, etc.), cuyo diseño y costes, así como los soportes, 
cimentaciones, plataformas, aislamientos y otros, se determinan separadamente 
de la carcasa. 
Especificaciones de recipientes: además del tamaño, dictado básicamente por el 
tiempo de retención, se requieren típicamente los rellenos o deflectores 
necesarios, agitadores, etc. 
 
B) Transferencia de masa 
Incluye las operaciones de contacto entre fases: destilación, absorción, 
extracción, humidificación, adsorción, secado y cristalización, cuyo diseño se 
basa en el cálculo de etapas teóricas o unidades de transferencia; los factores 
críticos para los contactores por etapas son el diámetro de las columnas para 
evitar la inundación, la eficiencia y la pérdida de presión, junto al régimen de los 
fluidos y disposición de los platos en general; los contactores continuos requieren 
considerar la caída de presión, las capacidades de flujo y cargas sobre la base, 
junto a factores que afectan la eficiencia del relleno, como la disposición, área 
específica, volumen libre, distribución del líquido, velocidad de inundación, etc. 
Especificaciones de columnas de destilación: además del número de platos y las 
condiciones de operación, se necesita el diámetro de la torre, disposición de los 
platos, etc. 
 
C) Reactores 
Involucran la cinética química y transferencia de masa, con modelos basados en 
ecuaciones de velocidad (mecanismos y factores de temperatura), balances de 
materia (reacciones, flujos, difusión y mezcla), balances de energía (entalpías y 
transferencia de calor), y restricciones para los diferentes tipos de flujo, 
regímenes operativos y fases presentes. 
Especificaciones de reactores: diámetro y espesores del lecho, tipo y masa del 
catalizador, elementos de calefacción o refrigeración, ciclos y procedimientos de 
regeneración, etcétera. 
Todos estos equipos incluyen gastos de estructuras, internos, aislamiento, 
tuberías, cambiadores, instrumentación y accesorios; los costes operativos 
abarcan la energía del trasiego de fluidos, los requisitos de calefacción o 
refrigeración, el mantenimiento y mano de obra. 
 
D) Transferencia de calor 
Las consideraciones de selección y diseño incluyen las variables de proceso 
básicas 
(fluidos, propiedades, caudales, temperaturas, cambios de estado, presiones, 
ensuciamiento, transferencia de calor) y factores mecánicos como el tipo, 
espesor, dimensiones y distribución de carcasa y tubos, materiales y corrosión, 
deflectores, dilatación térmica, limpieza y mantenimiento, junto a otros aspectos 
auxiliares como soportes e instalación. 
Los costes significativos para la optimización son las cargas fijas del equipo, el 
precio del fluido de servicio (utility) y la energía de bombeo de ambos. Los 
reactores multitubulares pueden estimarse como equivalentes a 
intercambiadores de calor. 
Especificaciones de cambiadores de calor y hornos: carga de servicio (energía), 
diferencia de temperatura media (logarítmica), porcentaje vaporizado y caída de 
presión deseada. 
 
E) Bombas, compresores y tuberías 
Los cálculos de potencia requerida de bombas para fluidos no compresibles 
(líquidos) resultan del balance de energía mecánica, mientras que para gases 
conviene basarlos en expresiones teóricas del balance de entalpía en los casos 
de compresión isotérmica, adiabática, multietápica o politrópica, junto con las 
eficiencias y correcciones para gases reales. 
Los cálculos de tuberías se basan también en balances de energía considerando 
las pérdidas de carga (fricción) y la diferencia de niveles (para líquidos) o los 
cambios de densidad (gases); su optimización (diámetro), debe resultar del 
compromiso entre los costes energéticos de bombeo (caída de presión) y de los 
tubos, válvulas y accesorios. 
• Especificaciones de bombas/compresores: potencia, presiones de trabajo y 
viscosidades. 
• Tuberías: material, espesor, diámetro, conexiones y otros accesorios (llaves, 
medidores de flujo, trampas de vapor...), aislamientos, soportes, válvulas de 
alivio y antorchas, etc. 
 
F) Procesado y manipulación 
Dentro de esta categoría de aparatos de equipo cabe destacar los filtros, 
amasadoras, centrífugas, cristalizadores, trituradoras, tamices, 
desempolvadores, tolvas, transportadores, elevadores y vehículos, etc. 
 
 
 
ELEMENTOS AUXILIARES. 
Los elementos auxiliares serán aquellos que como el nombre indica, son 
elementos auxiliares de la producción y quedan fuera del propio proceso 
productivo, pero que sin ellos el proceso no se podría realizar o podría, pero con 
unas condiciones no adecuadas, es decir, apoyan al proceso de fabricación ya 
sea de manera activa en ciertos momentos, o de manera inactiva o puntual. 
Se pueden clasificar en dos grupos: 
o Servicios generales de fabricación: 
• Unidades de producción o transformación de energía, vapor, etc. 
• Oficinas. 
• Laboratorios. 
• Almacenes. 
• Talleres auxiliares. 
o Servicios para el personal: 
• Comedores. 
• Servicios de higiene. 
• Servicios médicos. 
• Servicios recreativos. 
• Aparcamientos. 
Todos estos elementos auxiliares también deben tenerse en cuenta en el 
momento de realizar una distribución en planta óptima de una industria. 
 
PARTES INVOLUCRADAS EN EL MERCADO. 
Los principales participantes del mercado que proveen o requieren de estos 
servicios auxiliares son: 
1. Entidades que abastecen la carga (LSE, Load Serving Entities), también 
conocidas como Compañías Locales de Distribución (LDC, Local 
Distribution Company). 
2. Grandes clientes. 
3. Gestores Comerciales de energía. 
4. Productores independientes de potencia. 
5. Brokers o Corredores de energía. 
6. Revendedores.7. Proveedor del sistema de transmisión. 
8. Operadores del Área de Control. 
9. Bolsa de potencia. 
10. Juntas regionales. 
11. Coordinadores. 
 
 
 
EJEMPLO DE SISTEMA AUXILIARES EN UNA PLANTA DE 
PRODUCCIÓN DE ALIMENTOS 
En una planta de producción de alimentos es muy importante la existencia de 
plantas de servicios auxiliares siendo las más relevantes: generación de calor, 
de frío, de energía eléctrica, de aire comprimido, tratamiento del agua de proceso 
y de aguas residuales, recogida, acondicionamiento y almacenamiento de 
residuos, almacenamiento de productos auxiliares y mantenimiento de equipos 
e instalaciones.” 
LA GENERACIÓN DE CALOR 
Las necesidades de calor se cubren en su mayor parte utilizando vapor de agua 
o agua caliente en función de las necesidades de la operación y del proceso. El 
vapor se produce en calderas de vapor y posteriormente se distribuye a través 
de tuberías a los distintos puntos de utilización en la planta. 
Para generar el vapor o agua caliente se utilizan calderas emplazadas en locales 
separados, donde también se suelen ubicar los calentadores o acumuladores de 
agua caliente. Las calderas utilizadas pueden ser diferentes en su diseño y 
construcción, pero basadas en el mismo principio de operación. 
En función del fluido caloportante que se necesite generar existen: 
 Calderas de vapor 
 Generadores de agua caliente 
 Agua sobrecalentada 
 Calefactores de aceite térmico 
 Calefactores de aire 
 
La eficiencia térmica de los generadores de calor depende en gran medida de la 
aplicación y del tipo de combustible. 
El agua empleada en la alimentación de las calderas no requiere condiciones 
higiénicas especiales, pero es necesario que el contenido en carbonatos y 
sulfatos sea bajo ya que si no es así se produce la formación de incrustaciones 
de sales en las calderas y tuberías de distribución. 
Algunos ejemplos del tipo de combustible que más suelen utilizar son: 
 Fueloil 
 Gas natural 
 Biogas 
 
LA GENERACIÓN DE FRÍO 
Existen unos requerimientos elevados de generación de frío para multitud de 
operaciones; principalmente en operaciones de refrigeración, congelación y 
secado en condiciones controladas. Se obtiene mediante evaporadores de 
expansión directa. 
Algunas instalaciones poseen unidades de refrigeración con sistemas de 
recuperación de calor que toman el calor residual en forma de agua caliente. 
Los condensadores pueden ser de agua helada o de aire frío. 
La refrigeración se puede realizar de dos formas: 
 Directamente. Por expansión de un fluido refrigerante primario. 
 Indirectamente. Con el uso de un refrigerante secundario. 
Los refrigerantes más utilizados son: 
 Amoniaco 
 Etilenglicol y agua 
 R404 y R22 (HCFChidroclorofluorocarbonos) 
 
LA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA 
La mayoría de las instalaciones utilizan la electricidad suministrada por la red de 
abastecimiento público. Si el suministro de energía no es estable, se debe contar 
con generadores de emergencia. 
Algunas industrias disponen de instalaciones propias de cogeneración, 
produciendo tanto energía eléctrica como térmica y vapor. 
La cogeneración in situ es una buena alternativa para los procesos industriales 
donde el uso de energía eléctrica y térmica está equilibrado. 
Son sistemas que aprovechan o recuperan el calor residual de los gases de 
motores o generadores de energía eléctrica para la producción de vapor o agua 
caliente. 
 
LA GENERACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO 
El aire comprimido se suele utilizar para accionar los procesos de control 
neumático, presurizar e incluso para transportar materias pulverulentas. 
Se necesita aire comprimido en varios puntos del proceso de sacrificio, para el 
funcionamiento de las herramientas de accionamiento neumático, siendo 
conveniente disponer de un sistema de aire comprimido general para toda la 
instalación. 
En función de las necesidades, se dispone de uno o varios compresores, que 
pueden ser: 
 Alternativos (de pistón). 
 Rotativos (de tornillo). 
Es importante efectuar un buen secado del aire comprimido y disponer de 
purgadores automáticos de agua en la red y en la unidad de mantenimiento de 
las máquinas. 
EL TRATAMIENTO DEL AGUA DE PROCESO 
El agua puede ser de procedencia subterránea, superficial o de red. El 
tratamiento del agua de proceso se realiza para satisfacer las prescripciones de 
calidad en una serie de operaciones de proceso, muchas de las cuales tienen 
unas exigencias técnicas individuales. 
La calidad de agua empleada en la industria alimentaria debe ser la de agua para 
uso doméstico (R.D. 140/2003), especialmente en caso de que el agua entre en 
contacto directo con el producto. 
Los distintos puntos de consumo de agua en una instalación requieren calidades 
específicas del agua, normalmente presentando bajos contenidos de dureza y 
cloro. 
El tratamiento necesario para producir agua de calidad depende en gran medida 
de su procedencia, análisis y uso. Existen normas de aplicación por 
requerimientos legales. 
Las distintas opciones de desionización son: 
 Intercambiador de iones. Métodos principales: 
 Proceso intermitente. 
 Proceso de columna. 
Los intercambiadores catiónicos que se usan en el tratamiento de aguas son muy 
ácidos, es decir, contienen grupos activos fuertemente disociados y son capaces 
de intercambiar todos los cationes. 
Las principales aplicaciones de los intercambiadores iónicos en el tratamiento de 
agua son: 
 Ablandecimiento. 
 Descarbonatación. 
 Desmineralización. 
 
ÓSMOSIS INVERSA. La desionización mediante ósmosis inversa se basa en la 
semipermeabilidad de ciertas membranas que permiten, bajo el efecto de la alta 
presión, el paso del agua, pero no el de las sales, microorganismos e impurezas 
orgánicas debido a su mayor tamaño. 
El rendimiento del permeado obtenido depende del tipo de agua de entrada. Para 
aguas duras el rendimiento es bajo. 
Del agua original se obtienen dos corrientes: 
 Pobre en sales (permeado). 
 Rica en sales e impurezas (concentrado). 
 
ELECTRODIÁLISIS. La electrodiálisis es un sistema de separación de iones que 
utiliza membranas selectivas y que funciona al aplicar una diferencia de potencial 
a ambos lados de las mismas. 
Los cationes y aniones del agua son atraídos hacia cada una de las membranas 
por la acción de un campo eléctrico generado por una corriente eléctrica directa. 
 
UN TRATAMIENTO MÍNIMO IMPLICA: 
 Filtrado 
 Desinfección 
 Almacenamiento 
 
Dependiendo de los requisitos de calidad, puede incluir: 
 Descalcificación 
 Desionización 
 Filtrado con carbón activo 
 
EL ALMACENAMIENTO DE MATERIALES AUXILIARES 
La mayor parte de los productos químicos que se manejan en producción de 
alimentos suelen estar en estado líquido y gaseoso. 
Las materias líquidas se suelen recibir a granel en cisternas o contenedores y a 
continuación se bombean a los depósitos de almacenamiento. Para cantidades 
pequeñas, los líquidos se pueden recibir también en contenedores a granel más 
pequeños o en bidones o garrafas. 
Los gases como el O2, N2 y el CO2 se reciben y almacenan en depósitos 
especiales presurizados. Cuando se necesitan, para envasado de productos en 
atmósfera modificada, los depósitos se conectan al sistema de distribución 
correspondiente y se transportan por diferencia de presión. 
Para facilitar un mayor control se tiende a centralizar el almacenamiento de las 
sustancias químicas en una misma zona. Esto va a estar condicionado por 
diversos factores: 
 La necesidad de gran espacio de almacenamiento de algunas sustancias 
respecto a otras. 
 La proximidad a los puntos de consumo. 
 Las incompatibilidades químicas entre sustancias. 
 
EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS E INSTALACIONES. 
El mantenimiento de los equipos e instalaciones es imprescindible para asegurar 
el correcto funcionamiento del conjunto de la instalación. 
Durante lasoperaciones de mantenimiento se generan residuos: 
 Envases 
 Chatarras 
 Residuos peligrosos 
Las empresas suelen disponer de un Plan de Mantenimiento Preventivo 
documentado para el desarrollo planificado de estas operaciones. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXOS 
 
Generador de vapor limpio: 
 
 
 
 
 
 
 
Instalaciones frigoríficas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas de control: aseguran que el sistema de un proceso funcione en las 
condiciones deseadas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema de seguridad laboral e higiene: 
 
 
 
Sistema de seguridad contra incendios: 
 
 
 
Instalaciones de tratamientos de aguas residuales: 
 
 
 
 
 
 
REFERENCIA: 
https://prezi.com/j-sgjdp2okom/auxiliares-de-procesos/ 
https://www.ceupe.com/blog/operaciones-y-servicios-industria-alimentaria.html 
https://es.slideshare.net/ricacane/sistemas-auxiliares-60996692 
 
 
 
 
 
https://prezi.com/j-sgjdp2okom/auxiliares-de-procesos/
https://www.ceupe.com/blog/operaciones-y-servicios-industria-alimentaria.html
https://es.slideshare.net/ricacane/sistemas-auxiliares-60996692