Producción continua

La producción continua es un método de producción en flujo que se utiliza para fabricar, producir o procesar materiales sin interrupción. La producción continua se denomina proceso continuo o proceso de flujo continuo porque los materiales, ya sean a granel seco o fluidos que se están procesando, están en continuo movimiento, sufriendo reacciones químicas o sujetos a Tratamiento mecánico o térmico. El procesamiento continuo se contrasta con la producción por lotes.

Continuo generalmente significa operar las 24 horas del día, los siete días de la semana con paradas de mantenimiento poco frecuentes, como semestrales o anuales. Algunas plantas químicas pueden funcionar durante más de uno o dos años sin cerrar. Los altos hornos pueden funcionar de cuatro a diez años sin parar.

Procesos comunes

Algunos procesos continuos comunes son los siguientes:

• Refinación de petróleo
• Productos químicos
• Fibras sintéticas
• Fertilizantes
• Pulpa y papel
• Hornos de la explosión (hierro)
• fundición de metal
• Estaciones de energía
• Procesamiento de gas natural
• Tratamiento de aguas residuales sanitarias
• Montaje continuo de acero
• Líneas de procesamiento de bandas: por ejemplo, líneas de recogida; molinos de rodillos tándem; líneas de inclinación electrolítica y galvanización
• hornos rotativos para calcinar cal o cemento
• Cristal de flotación
• Producción de pasta seca

Los trabajadores de producción en producción continua comúnmente trabajan en turnos rotativos.

Los procesos se operan continuamente por razones prácticas y económicas. La mayoría de estas industrias requieren mucho capital y, por lo tanto, la dirección está muy preocupada por la pérdida de tiempo de funcionamiento.

Cerrar e iniciar muchos procesos continuos normalmente da como resultado un producto de mala calidad que debe reprocesarse o eliminarse. Muchos tanques, recipientes y tuberías no pueden dejarse llenos de materiales debido a reacciones químicas no deseadas, sedimentación de materiales suspendidos o cristalización o endurecimiento de materiales. Además, los ciclos de temperaturas y presiones al iniciar y cerrar ciertos procesos (hornos de línea, calderas, altos hornos, recipientes a presión, etc.) pueden causar fatiga del metal u otro desgaste debido a la presión o los ciclos térmicos.

En las operaciones más complejas existen procedimientos secuenciales de apagado y arranque que deben seguirse cuidadosamente para proteger al personal y al equipo. Normalmente, un arranque o apagado tardará varias horas aproximadamente.

Los procesos continuos utilizan el control de procesos para automatizar y controlar variables operativas como caudales, niveles de tanques, presiones, temperaturas y velocidades de la máquina.

Procesos semicontinuos

Muchos procesos, como las líneas de montaje y la fabricación ligera, que pueden cerrarse y reiniciarse fácilmente, se consideran hoy en día semicontinuos. Estos pueden funcionar durante uno o dos turnos si es necesario.

Historia

El proceso de flujo continuo más antiguo es el alto horno para producir arrabio. El alto horno se carga intermitentemente con mineral, combustible y fundente y se extrae intermitentemente para obtener arrabio fundido y escoria; sin embargo, la reacción química de reducir el hierro y el silicio y luego oxidar el silicio es continua.

Los procesos semicontinuos, como la fabricación mecánica de cigarrillos, se denominaron procesos "continuos" cuando aparecieron.

Muchos procesos verdaderamente continuos de hoy en día eran originalmente operaciones por lotes.

El molino Cromford de 1771, diseñado por Richard Arkwright, fue la primera fábrica en utilizar un proceso continuo desde la materia prima hasta el producto terminado en una serie de operaciones.

La máquina de papel Fourdrinier, patentada en 1799, fue uno de los primeros procesos de fabricación continua de la era de la Revolución Industrial. Producía una banda continua de papel que se formaba, prensaba, secaba y enrollaba en un rollo. Anteriormente el papel se elaboraba en hojas individuales. La máquina de papel influyó en otros procesos continuos como la laminación continua del hierro y posteriormente del acero.

Otro de los primeros procesos continuos fue el molino harinero de Oliver Evans (ca. 1785), que estaba completamente automatizado.

Las primeras producciones químicas y refinación de petróleo se realizaban en lotes hasta que el control del proceso se desarrolló lo suficiente como para permitir el control remoto y la automatización para el procesamiento continuo. Los procesos comenzaron a operar de forma continua durante el siglo XIX. A principios del siglo XX, los procesos continuos eran comunes.

Paradas

Además de realizar el mantenimiento, las paradas también se producen cuando se realizan modificaciones en el proceso. Estos incluyen la instalación de nuevos equipos en el flujo principal del proceso o la vinculación o la toma de disposiciones para vincular subprocesos o equipos que puedan instalarse mientras el proceso está en funcionamiento.

Parar procesos complicados puede llevar semanas o meses de planificación. Normalmente se llevan a cabo una serie de reuniones para la coordinación y planificación. Por lo general, estos involucran a los distintos departamentos, como mantenimiento, energía, ingeniería, seguridad y unidades operativas.

Todo el trabajo se realiza de acuerdo con un cronograma cuidadosamente secuenciado que incorpora los diversos oficios involucrados, como instaladores de tuberías, constructores de molinos, electricistas, mecánicos, trabajadores, etc., y el equipo necesario (grúas, equipos móviles, compresores de aire, máquinas de soldar, andamios, etc.) y todos los suministros (repuestos, acero, tuberías, cableado, tuercas y pernos) y provisiones para energía en caso de que también se corte la energía como parte del corte. A menudo uno o más contratistas externos realizan parte del trabajo, especialmente si se instala equipo nuevo.

Seguridad

Las reuniones de seguridad se celebran normalmente antes y durante las interrupciones. Otras medidas de seguridad incluyen el suministro de ventilación adecuada a zonas calientes o zonas donde el oxígeno puede llegar a ser gases agotados o tóxicos y el control de buques y otras zonas cerradas para niveles adecuados de oxígeno y la ausencia de gases tóxicos o explosivos. Cualquier máquina en la que se va a trabajar debe estar desconectada eléctricamente, generalmente a través del motor inicial, para que no pueda funcionar. Es práctica común poner un candado en el arranque del motor, que sólo puede ser desbloqueado por la persona o las personas que está o están en peligro realizando el trabajo. Otros medios de desconexión incluyen la eliminación de acoplamientos entre el motor y el equipo o mediante medios mecánicos para evitar que el equipo se mueva. Las válvulas en las tuberías conectadas a los buques que los trabajadores entrarán están encadenadas y cerradas, a menos que se tomen otros medios para asegurar que nada pase por las tuberías.

Procesador (equipo) continuo

La producción continua se puede complementar utilizando un procesador continuo. Los procesadores continuos están diseñados para mezclar productos viscosos de forma continua mediante la utilización de una combinación de acción de mezclado y transporte. Las paletas dentro de la cámara de mezcla (barril) están montadas sobre dos ejes co-rotativos que se encargan de mezclar el material. Los cilindros y las paletas están contorneados de tal manera que las paletas crean una acción de autolimpieza entre ellas, minimizando la acumulación de producto, excepto por los espacios libres operativos normales de las partes móviles. Los barriles también se pueden calentar o enfriar para optimizar el ciclo de mezcla. A diferencia de una extrusora, el área de mezcla de volumen vacío del procesador continuo es consistente en toda la longitud del cilindro, lo que garantiza una mejor mezcla y poca o ninguna acumulación de presión. El procesador continuo funciona dosificando polvos, gránulos, líquidos, etc. en la cámara de mezcla de la máquina. Varias variables permiten que el procesador continuo sea versátil para una amplia variedad de operaciones de mezcla:

1. Temperatura Barrel
2. Velocidad del agitador
3. Tasa de alimentación, precisión de alimentación
4. Tiempo de retención (función de velocidad de alimentación y volumen de producto dentro de la cámara de mezcla)

Los procesadores continuos se utilizan en los siguientes procesos:

• Conclusión
• Mezcla
• Kneading
• Shearing
• Cristalización
• Encapsulado
• Embalaje

El procesador continuo tiene capacidades ilimitadas de mezcla de materiales, pero ha demostrado su capacidad para mezclar:

• Plástico
• Adhesivos
• Pigmentos
• Composites
• Dulces
• Gum
• Pegado
• Toners
• Peanut Butter
• Spaghetti/Macaroni
• Productos de desechos

Fuentes y lecturas adicionales

• R H Perry, C H Chilton, D W Green (Ed), Manual de Ingenieros Químicos de Perry (7th Ed), McGraw-Hill (1997), ISBN 978-0-07-049841-9
• Las principales industrias suelen tener una o más revistas comerciales que constantemente cuentan con artículos sobre operaciones de plantas, nuevos equipos y procesos y consejos de funcionamiento y mantenimiento. Las revistas de comercio son una de las mejores maneras de mantenerse informados de los desarrollos del estado del arte.