Operaciones Unitarias 1ra Prueba

Operaciones Unitarias
Ingeniería Civil Industrial plan trabajador

• Introducción a las operaciones unitarias en la
industria:
– Todos los procesos químicos pueden subdividirse
en unidades básicas llamas operaciones unitarias
– Las O.U. son cada una de las acciones necesarias
de transporte, adecuación y/o transformación

– Los equipos en los que ocurren las operaciones
unitarias más comunesson:

– Es posible cambiar las condiciones de una
determinada cantidad de materia de las siguientes
formas:
• Modificando su masa y composición
• Modificando el nivel o calidad de la energía que
posee
• Modificando sus condiciones de movimiento

• Cada una de las operaciones debe tener una
fuerza impulsora, un gradiente de alguna
propiedad, que de cuenta del mecanismo
principal de transferencia• Transferencia de masa:

• Destilación:

• Absorción

• Extracción

• Intercambio iónico

• Transferencia de calor

• Intercambiadores de calor

• Intercambiadores de calor

• Hornos

• Transferencia simultanea de calor y masa

• Transporte de cantidad de movimiento

• Válvulas

• Transporte de cantidad de movimiento

• Operaciones físicas complementarias

• Mecanismo de transferenciade calor:
– Descripción de los mecanismos de transferencia
de calor
•
•
•
•

Conducción
Convección
Convección natural y forzada
Radiación

• Conducción:
– El calor puede ser conducido a través de sólidos,
líquidos y gases.
– La conducción se verifica mediante la transferencia de
energía cinética entre moléculas adyacentes
– En gases las partículas calientes son las que tienen
más energía ymovimiento
– La energía también se transfiere por medio de
electrones libres, proceso muy importante en los
metales

• Convección:
– Transporte de calor en un volumen y la mezcla de
elementos macroscópicos de porciones calientes y
frías de un gas o un líquido
– También incluye el intercambio de energía entre una
superficie sólida y un fluido
– Convección forzada es aquella que se genera el flujo
deun fluido sobre una superficie sólida por medio de
una bomba, un ventilador, etc
– Convección natural es la que se origina debido a la
diferencia de densidades producto de un gradiente de
temperaturas en el fluido

• Radiación:
– No se requiere un medio físico para la
transferencia
– Es la transferencia de energía a través del espacio
por medio de ondas electromagnéticas, similares
a las quetransfieren la luz
– Los sólidos y líquidos tienden a absorber esta
radiación

• Material isotrópico: es aquel que mantiene
sus propiedades térmicas y mecánicas en toda
su superficie, por ejemplo el metal
• Material ortrópico: es aquel cuyas
propiedades térmicas y mecánicas son
distintas en cada sector de su superficie, por
ejemplo la madera.

• Transferencia de calor por conducción en
sólidos:
– Leyde fourier: la relación básica del flujo de calor
por conducción es la proporcionalidad existente
entre la velocidad de flujo de calor a través de una
superficie isotérmica y el gradiente de
temperatura existente en dicha superficie. Esta
generalización que es aplicable a cualquier lugar el
cuerpo y en cualquier instante, recibe el nombre
de ley de Fourier y puede expresarse en esta
forma:

•Comentarios de la ecuación de Fourier
– El área A es la de la superficie perpendicular al
flujo de calor
– La distancia n es la longitud del camino medido
perpendicularmente al área A

• Conducción en estado estacionario:
– Es aquella que tiene una distribución constante de
temperatura.
– Para flujo estacionario unidimensional la ecuación
quedaría de la siguiente forma:
𝑞
(𝑇1 − 𝑇2)
=𝑘
𝐴
𝑥2 − 𝑥1• Conductividad calorífica:
– K se denomina conductividad calorífica y
análogamente a la viscosidad newtoniana es una
de las llamadas propiedades de transporte
–
–

𝑞

= Velocidad de flujo por unidad de área (BTU/H
𝐴
o watios)
𝑑𝑇
𝑑𝑥

= gradiente de temperatura (°F/pies ó °C/m)

– K = factor de proporcionalidad (BTU/pie*H*°F)

• Conversiones útiles para la conductividad
térmica:

• Para flujo...