Procesos Y Variables De Proceso

TEMA 3: PROCESOS Y VARIABLES DE PROCESO
Bibliografía consultada: 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 llamasalida o producto. Una unidad de proceso es un aparato en el cual se 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 de calor, 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 queentran y abandonan cada unidad de proceso; y en caso de estar 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 deproceso; otras desde una zona de producción a un depósito para 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 cilíndricaque se muestra más abajo (Figura Nº1), donde el área 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.

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Procesos y Variables de Procesos

Fm (kg fluido/s)

Fv (m fluido/s)

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Figura Nº1

Si el flujo volumétrico del fluido en dichasección transversal es igual a Fv (m3/s), entonces cada segundo pasarán 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 densidadde un fluido para convertir un flujo volumétrico conocido de una 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 yla densidad del fluido de la corriente.

MEDICIÓN DE FLUJOS
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 que ascenderá 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

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