Guia 1ra Parte Diseño I

DISEÑO DE REACTORES QUIMICOS
Tema 1 Conceptos básicos sobre los procesos químicos
1.1.1 Procesos naturales y artificiales
La relación existente entre el medio natural y la sociedad industrial implica la existencia de un flujo de materia y energía entre ambos. En la Fig. 1.1 se representa un esquema muy simplificado del marco de relaciones existente desde el punto de vista de circulación de lamateria y energía manufacturadas. Dentro de este intercambio continuo podemos distinguir entre dos tipos de procesos:
-Procesos NATURALES, como pueden ser la función clorofílica, la acción de plantas y animales o la producción de alimentos por agricultura.
-Procesos ARTIFICIALES, que dan como resultado productos que generalmente no se encuentran en la naturaleza. Estos últimos, los procesosartificiales, son los propiamente denominados PROCESOS QUÍMICOS.

Fig. 1.1

Fig 1.2
Principales operaciones del tratamiento de aguas residuales. Se indica en cada operación el apartado en el que se describe.
Nivel de tratamiento
Contaminante tratado
Operación empleada
Pretratamiento
Sólidos gruesos
Sedimentación
Trituración y dispersión
Cribado

Aceites y grasas
Sedimentación
Tratamiento primarioSólidos en suspensión
Sedimentación con o sin
floculación Flotación

pH
Neutralización
Tratamiento secundario
Materia orgánica
Lagunas de aireación
Filtros percoladores
Fangos activados Digestión aerobia o anaerobia Microfiltración

Sólidos en suspensión
Sedimentación con o sin flotación
Tratamiento terciario
Diversos contaminantes específicos
Sedimentación sin flotación
FiltraciónAdsorción
Intercambiador iónico
Destilación
Ósmosis inversa
Electrodiálisis
Congelación
Extracción
Incineración de líquidos
Tratamientos diversos
Diversos contaminantes específicos
Precipitación
Oxidación o reducción
Desorción

Desinfección
Cloración
Ozonización
Irradiación
1.1.2 Procesos químicos
Un proceso químico es un conjunto de operaciones químicas y/o físicas ordenadas a la transformaciónde unas materias iniciales en productos finales diferentes. Un producto es diferente de otro cuando tenga distinta composición, esté en un estado distinto o hayan cambiado sus condiciones.
En la descripción general de cualquier proceso químico existen diferentes operaciones involucradas. Unas llevan inherentes diversas reacciones químicas. En cambio otros pasos son meramente físicos, es decir,sin reacciones químicas presentes. Podemos decir que cualquier proceso químico que se pueda diseñar consta de una serie de operaciones físicas y químicas. Cada una de estas operaciones es una operación unitaria dentro del proceso global.

1.1.3 Operaciones unitarias
Es cada una de las acciones necesarias de transporte, adecuación y/o transformación de las materias implicadas en un procesoquímico.
Si tomamos como ejemplo una planta depuradora de aguas residuales, esquematizada en la Fig. 1.2, podemos observar como el proceso global consta de una mezcla tanto de procesos químicos (oxidación de materia orgánica) como físicos (decantación de fangos). También podemos identificar las distintas acciones llevadas a cabo para el transporte adecuación y transformación de las sustancias implicadasen el proceso.
En general un proceso químico puede descomponerse en la secuencia de diagramas de bloques de la Fig. 1.3. En el caso práctico mencionado anteriormente podríamos establecer fácilmente relaciones entre las operaciones llevadas a cabo con su correspondiente bloque.

Fig. 1.3
Los procesos químicos en general y cada operación unitaria en particular tienen como objetivo el modificar lascondiciones de una determinada cantidad de materia en forma más útil a nuestros fines.
Este cambio puede realizarse por tres caminos:
-Modificando su masa o composición (separación de fases, mezcla, reacción química).
-Modificando el nivel o calidad de la energía que posee (enfriamiento, vaporización, aumento de presión ...).
-Modificando sus condiciones de movimiento (aumentando o...