Cuaderno de Laboratorio de Operaciones y Procesos Unitarios
Cuaderno de Laboratorio de Operaciones y Procesos Unitarios
Cuaderno de Laboratorio de Operaciones y Procesos Unitarios
LABORATORIO
DE
OPERACIONES
Y PROCESOS
UNITARIOS
2017 II
Ao del Buen Servicio al Ciudadano
2017 II
CLASE N 1
Definicin de Operacin de procesos unitarios y ejempos.
DEFINICIONES
OPERACIN UNITARIA
REACCIONES
MATERIAS PRIMAS PRODUCTOS
QUIMICAS
Cada una de estas operaciones es una operacin unitaria. Este concepto fue
introducido en 1915 por el profesor Little, del M.I.T.
... todo proceso qumico conducido en cualquier escala puede descomponerse
en una serie ordenada de lo que pudieran llamarse operaciones unitarias, como
pulverizacin, secado, cristalizacin, filtracin, evaporacin, destilacin, etc. El
nmero de estas operaciones bsicas no es muy grande, y generalmente slo
unas cuantas de entre ellas intervienen en un proceso determinado.
Con esta simplificacin se ha reducido la complejidad del estudio de los procesos
industriales, pues del conjunto de todos los procesos qumicos que pueden
imaginarse bastar con estudiar el grupo de las 25 30 operaciones unitarias
existentes. Un proceso determinado ser, por tanto, la combinacin de
operaciones unitarias.
Se entiende que los procesos de transformacin en general y las operaciones
unitarias, en lo particular, tienen como objetivo el modificar las condiciones de
una determinada cantidad de materia en forma ms til a nuestros fines.
De hecho, los cambios mencionados son los nicos cambios posibles que un
cuerpo puede experimentar. Un cuerpo est absolutamente definido cuando
estn especificadas:
La cantidad de materia y su composicin;
La energa total (cualquiera que sea el tipo de energa) de que el cuerpo
est dotado
Las componentes de direccin y velocidad de que est animado.
Lo descrito est basado experimentalmente y soportado matemticamente por
las leyes de la conservacin:
Ley de la conservacin de la materia
Ley de la conservacin de la energa
Ley de la conservacin de la cantidad de movimiento
Las operaciones unitarias son comunes en los procesos industriales, sean
qumicos, fsicos o biolgicos y se refieren a las etapas individuales y
diferenciables entre s, en que pueden ser divididos tales procesos.
Tipos de
Operaciones
Unitarias
Transferencia de Operaciones
Transferencia de Transferencia de Transporte de
Calor y Masa Separacin fisicas Reactores
Masa Calor fluidos
simultneamente complementarias
Intercambio de
Absorcin Cristalizacin Compresores Filtracin Trituracin
Calor
Fluidizacin y
Clasificacin
Extraccin Aerorrefrigerante Liofilizacin transporte Tamizado
hidrulica
neumtico
Torres de
Adsorcin Evaporadores Flotacin Mezclado
enfriamiento
Almacenaje
Intercambio Inico Condensadores Centrifugacin
materiales
Acumuladores de
smosis inversa
Calor
Placas solares
En cada proceso / operacin unitaria se cambian las condiciones de una
determinada cantidad de materia de una o ms de las siguientes formas:
Modificando su masa o composicin: transferencia de masa
Modificando el nivel o calidad de la energa que posee: transferencia de
calor.
Modificando sus condiciones de movimiento: transferencia de cantidad de
movimiento.
Cada operacin unitaria tiene una fuerza impulsora, un gradiente en alguna
propiedad, que da cuenta del mecanismo principal de transferencia:
GRADIENTE
CASO MECANISMO
IMPULSOR
Transferencia de masa Difusin Concentracin
Conduccin,
Transferencia de calor convencin y/o Temperatura
radiacin
Transferencia de
Rozamiento Velocidad
cantidad de movimiento
Materias Primas
Separacin
Impurezas
Reaccin
Separacin
Aire Limpio
Separacin
Efluente lquido
Agua Limpia
Separacin
Subproducto
Reciclado de contaminantes
La separacin de mezclas en componentes esencialmente puros es de
capital importancia en la fabricacin de productos qumicos. La mayor parte del
equipo de una planta qumica tpica tiene como fin la purificacin de materias
primas, productos intermedios y productos finales, mediante las operaciones de
transferencia de materia en mltiple fase
Tales operaciones se utilizan no slo para separar mezclas de
alimentacin en sus componentes sino tambin, cuando se usan en conjuncin
con reactores qumicos, para purificar la alimentacin del reactor, para recuperar
reactantes que salen del reactor para su recirculacin, para recuperar
subproductos, as como recuperar y purificar productos con el fin de que cumplan
ciertas especificaciones.