Análisis de procesos: operaciones unitarias

3. Análisis de Procesos: Operaciones Unitarias

¿Qué es una Operación Unitaria?
Una operación unitaria es cada una de las acciones necesarias de transporte, adecuación y/o transformación implicadas en un proceso químico.

Las operaciones unitarias poseen técnicas comunes y se basan en los mismos principios científicos.

Procesos / Operaciones
En cada proceso / operación unitaria secambian las condiciones de una determinada cantidad de materia de una o más de las siguientes formas: modificando su masa o composición modificando el nivel o calidad de la energía que posee modificando sus condiciones de movimiento

Operaciones Unitarias
Cada operación unitaria tiene una fuerza impulsora, un gradiente en alguna propiedad, que da cuenta del mecanismo principal de transferencia:difusión, en el caso de la transferencia de masa, gradiente de concentración
controladas por el equilibrio controladas por la cinética del proceso

conducción, convección y/o radiación, en el caso de transferencia de calor, gradiente de temperatura rozamiento, en el caso de la transferencia de cantidad de movimiento, gradiente de velocidad

Operaciones Unitarias

Transferencia de masaTransferencia de calor Transferencia simultánea de calor y masa Transporte de cantidad de movimiento Operaciones físicas complementarias Reactores

Transferencia de masa
Definición Destilación Separar mezcla liq. por dif.en volatilidad. Purificar gas de un comp. por contacto con líq. Mezcla (liq-liq o sol-liq) en disolvente selectivo. Eliminar comp. de fase fluida mediante sólido que lo retiene.Sustitución de iones de disolución por otros en sólido. Operación simple, súbita, rectificación, extractiva. desorción (“stripping”), lo contrario -contacto por etapas - contacto continuo - lecho fijo Alumina, silica gel, carbón - resina catiónica - resina aniónica Aparatos -col. de platos: - col. de relleno (packing towers). - similar destilación - torres - centrífugos -columnas -- Soxhlet EjemplosPetróleo, solventes, licores. Eliminación de gases ácidos de corrientes. Petróleo, extracción de aceites, lixiviado de minerales. Secar gases, olor, solventes.. Ablandar agua, desmineralización.

Absorción

Extracción (lixiviación o lavado)

Adsorción

- columnas de lecho fijo en paralelo - dos columnas para operación y regeneración

Intercambi o iónico

Destilación
Separación decomponentes de una mezcla líquida en base a su diferente volatilidad (presiones de vapor)

Absorción
Purificar gas de un componente poniendo en contacto con solvente líquido

Extracción
Disolución de un componente de una mezcla (liq.-liq. o sol.-liq.) en disolvente selectivo.

Adsorción
Eliminar un componente de fase fluida mediante un sólido que lo retiene.

Intercambio iónicoSustitución de iones de disolución por otros con la misma carga que están en sólido.

Transferencia de masa Transferencia de calor Transferencia simultánea de calor y masa Transporte de cantidad de movimiento Operaciones físicas complementarias Reactores

Transferencia de calor
Definición
Intercambiador de calor Hornos Aerorrefrigerant es Evaporadores Condensadores Acumuladores de calorIntercambio entre fluidos

Operación
Tubos concéntricos Carcasa y tubos Placas Grafito Radiacion. Comb.: carbón, fuel, gas. Ventiladores, tiro inducido o forzado. Simple y múltiple efecto. Idem Anteriores Apilamientos de materiales como ladrillos, piedras o virutas metálicas. Radiación atraviesa cristal que incide sobre serpentín.

Ejemplos
Uso extendido en la industria Craqueo de nafta. Concorrosión o el agua es cara. Conc. de leche, agua desanilizada Uso extendido en la industria. Hornos de fabricación de vidrio.

Sólido o fluído Fluído con aire ambiente Concentrar una disolución Condensación de vapor por líquido frío. Recuperar calor de corrientes de gas.

Placas solares

Calor del sol calienta agua

Intercambiadores de calor (1)
Doble tubo:

Intercambiadores de calor (2)...