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Felder-Rousseau. Principios básicos de los procesos químicos.
Un proceso es cualquier operación o serie de operaciones que provoca un cambio
físico o químico en un material o mezcla de materiales. El material que entra a un proceso
se conoce como la entrada o alimentación al proceso; mientras que aquel que lo
abandona se llama salida o producto. Una unidad de proceso es un aparato en el cualse
lleva a cabo una de las operaciones que forman parte del proceso. Cada unidad de proceso
lleva asociadas una serie de entradas y salidas de las corrientes de proceso, que consisten
en los materiales que entran y salen de la unidad.
Como ingeniero químico, puede que se le solicite para el diseño de unidades
individuales de proceso (reactores, torres de destilación, intercambiadores decalor, etc.),
para supervisar la operación de un proceso, o para modificar el diseño de un proceso de
manera que se acomode a un cambio en la alimentación o en las características que se
desean del producto. Como regla general, para llevar a cabo estas tareas deben conocerse
las cantidades, composiciones y condiciones de los materiales que entran y abandonan
cada unidad de proceso; y en caso deestar trabajando con una unidad en existencia, deberá
ser posible medir suficientes de estas cantidades como para verificar que el proceso está
llevando a cabo sus funciones de manera adecuada.
FLUJO MÁSICO Y VOLUMÉTRICO
Los procesos continuos implican el movimiento de material desde un punto hasta
otro (algunas veces entre unidades de proceso; otras desde una zona de producción a un
depósitopara transporte, o viceversa). La velocidad a la cual un material se transporta a
través de una línea de proceso recibe el nombre de flujo del material.
El flujo de una corriente puede expresarse como flujo másico (masa/tiempo) o
como flujo volumétrico (volumen/tiempo). Supongamos que un fluido (gaseoso o líquido)
fluye por la tubería cilíndrica que se muestra más abajo (Figura Nº1), donde elárea
sombreada representa una sección perpendicular a la dirección de flujo. Si el flujo másico
del fluido es m (kg/s), entonces cada segundo m kilogramos del fluido atravesarán la
sección transversal.
58 Procesos y Variables de Procesos
Fm (kg fluido/s)
Fv (m fluido/s)
3
Figura Nº1
Si el flujo volumétrico del fluido en dicha sección transversal es igual a Fv (m3/s),
entonces cada segundopasarán Fv metros cúbicos del fluido a través de dicha sección. Sin
embargo, el flujo másico Fm y el flujo volumétrico Fv de un fluido –en este caso, el fluido
que atraviesa la sección transversal cada segundo– no son cantidades independientes sino
que se relacionan por medio de la densidad ρ:
ρ = Fm/Fv
Puede emplearse la densidad de un fluido para convertir un flujo volumétrico
conocido deuna corriente de proceso al flujo másico de dicha corriente y viceversa.
Para muchos cálculos de proceso deben conocerse los flujos másicos de las
corrientes de proceso, pero con frecuencia resulta más sencillo medir los flujos
volumétricos. Un procedimiento habitual es, por lo tanto, la medición de Fv y el cálculo
de Fm a partir de Fv y la densidad del fluido de la corriente.
MEDICIÓN DEFLUJOS
El medidor de flujo es un dispositivo colocado en una línea de proceso que
proporciona una lectura continua del flujo que atraviesa la misma. En la Figura Nº2 se
representan dos medidores de flujo de empleo habitual (el rotámetro y el medidor de
orificio).
El rotámetro consiste en un tubo vertical cónico que contiene un flotador; cuanto
mayor sea el flujo, mayor será la altura queascenderá el flotador dentro del tubo. El
medidor de orificio consiste en una obstrucción en el canal del flujo, con una angosta
abertura a través de la cual pasa el fluido. La presión del fluido disminuye desde el lado
corriente arriba del orificio al lado ubicado corriente abajo del mismo; la caída de presión
Procesos y Variables de Procesos 59
(medida con un manómetro diferencial el cual se...