Operaciones Solidas

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS
ESPE-L

OPERACIONES UNITARIAS I
Nombre: Karla Ruiz Solis
Nivel: Sexto
Carrera: Petroquímica
Profesor: Dra. Virginia Valbuena
Tema: El estado sólido y las principales operaciones unitarias que se utilizan en el manejo solido en la industria química
Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen definido. La masa de un sólido permanececonstante, esto se debe a que tienen fuertes fuerzas de atracción molecular.
En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido. Al aumentar la temperatura también aumenta la vibración de las partículas sólidas.
Partículas sólidas
Los sistemas con partículas sólidas sonpor lo general más complicados, no solo debido a las complicadas disposiciones geométricas posibles, sino también por el problema básico de definir completamente el estado físico del material.
Las tres características más importantes de una partícula solida individual son su composición, su tamaño y su forma. La composición determinara propiedades tales como su densidad y su conductividad. Eltamaño de la partícula es importante ya que afecta propiedades tales como superficie por unidad de volumen y velocidad a la que la partícula sedimentara el fluido. La forma de la partícula puede ser regular o irregular
Caracterización de las partículas sólidas
El tamaño de las partículas sólidas esféricas queda perfectamente determinado por el valor de su diámetro. Para partículas no esféricas, seconsideran algunos aspectos tales como:
Diámetro esférico equivalente.
Esfericidad.
Diámetro efectivo.
La forma de las partículas irregulares se define en función de un factor de forma λ (θ, esfericidad) el cual es independiente del tamaño de la partícula.
Material Factor de Forma, λ Material Factor de Forma, λ
Esferas, cubos, cilindros (L=Dp) 1.0 Arena de Cantos vivos 1.5
Arena de cantoslisos 1.2 Vidrio Triturado 1.5
Polvo de Carbón 1.4 Escamas de Mica 3.6
Tabla #1 contentiva de algunos factores de forma de partículas sólidas.FUENTE: Perry, J.H. "Chemical Engineers Handbook"
Reducción de Tamaño
Es la operación unitaria en la que el tamaño de los sólidos es reducido por la aplicación de fuerzas de impacto, compresión, cizalla o cortado. La compresión se usa parareducir sólidos duros a tamaños más o menos grandes. El impacto produce tamaños gruesos, medianos y finos, la frotación o cizalla, produce partículas finas y el cortado se usa para obtener tamaños prefijados.
Los fines de la reducción de tamaño son muy importantes en la industria por las siguientes razones:
Facilita la extracción de un constituyente deseado que se encuentre dentro de laestructura del sólido, como la obtención de harina a partir de granos y jarabe a partir de la caña de azúcar.
Se pueden obtener partículas de tamaño determinado cumpliendo con un requerimiento específico.
Aumento de la relación superficie-volumen incrementando, la velocidad de calentamiento o de enfriamiento, la velocidad de extracción de un soluto deseado, etc.
Si el tamaño de partículas de losproductos a mezclarse es homogéneo y de tamaño más pequeño que el original, la mezcla se realiza más fácil y rápido.
En los diferentes procesos de producción en la industria, se presenta la necesidad de separar los componentes de una mezcla en fracciones y de describir los sólidos divididos y predecir sus características. Dentro del campo de la separación existen en la ingeniería dos grandes grupos.Uno de estos grupos es el de las separaciones mecánicas que comprenden Filtración, Sedimentación, Tamizado etc. Estas separaciones son aplicables a mezclas heterogéneas y se basan en las diferencias físicas de las partículas, entre las que están el tamaño, la forma y la densidad.
Filtración
La filtración como Operación Unitaria usada industrialmente tiene varios tipos o clasificación dependiendo...