Procesos de Separación 1 – Repaso General Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico de Toluca Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica M.C. Yenissei M. Hernández Castañeda pseparacion@gmail.com

Fluidos Es una sustancia que no resiste permanentemente la distorsión. Sustancia que no ofrece resistencia a la deformación por esfuerzo cortante. Es una sustancia que puede fluir. Incluye líquidos, gases y vapores. Líquidos (Incompresibles) Temperatura Densidad Gases Temperatura Presión

Fluidos compresibles e incompresibles Que un tipo de fluido pueda ser considerado compresible o incompresible no depende sólo de su naturaleza o estructura interna sino también de las condiciones mecánicas sobre el mismo. Los líquidos pueden ser considerados sin problemas como fluidos incompresibles, aunque bajo condiciones extremas de presión muestran una compresibilidad estrictamente diferente de cero. Los gases debido a su baja densidad aún a presiones moderadas pueden comportarse como fluidos compresibles, aunque en ciertas aplicaciones pueden ser tratados con suficiente aproximación como fluidos incompresibles

Fluidos Incompresibles Todos los líquidos Gases cuya densidad no se modifica apreciablemente, su densidad cambia en un valor no mayor al 10%, o se cumple alguno de los siguientes criterios: v – velocidad del fluido a – velocidad del sonido en el fluido

Ley de los gases ideales A temperatura y presión ambiente puede considerarse que la mayoría de los gases actúan como gases ideales. No es de aplicación precisa para los gases reales. Para aire a 0oC y 1 atm, la desviación de los gases ideales es del orden de 0.1% Patito

Ejercicio Calcule la densidad a 25ºC y 560 mm Hg para el oxígeno. Expresa tu resultado en kg/m3 Respuesta: 0.964 kg/m3 ¿Cuál será la densidad para el aire a las mismas condiciones? Respuesta: 0.8735 kg/m3 Patito

Volumen Molar Un mol de cualquier gas ideal a 0oC y presión de 760 mm Hg siempre ocupa un volumen de 22.41 litros Una lbmol a 760 mm Hg y 32 oF ocupa un volumen de 359 ft3 Una lbmol a 30 pulg Hg y 60 oF ocupa un volumen de 378 ft3

Mol 1 mol = 1 gmol 1 mol = 6.022 x1023 átomos, iones, etc 1 gmol de agua 1 mol = 1 gmol 1 mol = 6.022 x1023 átomos, iones, etc Es la cantidad de sustancia particular que contiene el mismo número de partículas que los átomos presentes en 0.012 kg del isótopo de carbono puro 12C.

Masa y Peso Masa: Medida de la materia de un objeto. Es una cantidad escalar. Peso: Se refiere a la fuerza de atracción que ejerce la tierra sobre un objeto colocado en la superficie terrestre o próximo a ella. Es una cantidad vectorial.

Factor gc kgm m s N kgf lbm ft lbf Nombre del sistema Unidad de masa Unidad de Longitud Unidad de tiempo Unidad de fuerza Definición de unidad de fuerza gc Sistema Internacional kgm m s N Métrico kgf Inglés lbm ft lbf Es la fuerza necesaria para acelerar una masa de 1 kg en 1 m/s2 Es la fuerza necesaria para acelerar una masa de 1 kg en 9.81 m/s2 Es la fuerza necesaria para acelerar una masa de 1 lbm en 32.174 ft/s2

Ejercicio ¿Cuál es la energía potencial en (ft)(lbf) de un tambor de 100 lb suspendido a 10 ft arriba de la superficie de la Tierra? Ep = 1000 (ft)(lbf)

Tipos de presión La presión se define como la fuerza normal a una superficie real o ficticia, ejercida por unidad de área en el sistema. Es la fuerza normal por unidad de área que actúa sobre las fronteras del sistema.

Presión atmosférica o barométrica También llamada barométrica. Es el peso del aire sobre la superficie terrestre. Varía con la altitud y la temperatura A nivel del mar, a la presión atmosférica se le asigna el valor de 1 atm (101.325 kPa) www.iqtermodinamica.blogspot.com

Presión manométrica Es la producida por un medio diferente al de la atmósfera. Por ejemplo: la presión ejercida por una columna de agua. La presión manométrica puede ser positiva o negativa, es decir, de vacío. Cada capa de líquido debe soportar el peso de todas las capas que están por encima de ella. 

Presión Absoluta Es la presión real en un punto determinado del sistema. Se calcula de la siguiente manera:

Carga hidrostática r Fluido h En hidráulica (por comodidad) las unidades que se suelen emplear para medir presiones son las equivalentes a la altura en metros de la columna de agua de superficie que ejercería dicha presión. Carga hidrostática Fluido r h D

Ejercicio Una columna vertical de 30 m que contiene un líquido ( = 1878 kg/m3) se encuentra en un lugar donde g = 9.65 m/s2. Calcule la presión en la base de la columna. Exprese el resultado en kPa. Pbase = 543.681 kPa D h Fluido r

Ecuación de continuidad Los materiales que entran en un proceso cualquiera, deben acumularse o salir del proceso, no pueden existir ganancias ni pérdidas durante el mismo. r1 m . entrada salida v2 v1 D1 D2 r2 Q r1 v1 A1 r2 v2 A2 = m = . r v A m = . r Q v Q = . A

Relaciones de Equilibrio Los sistemas que están experimentando espontáneamente cambios, lo hacen en una dirección determinada, si se les abandona a sí mismos, alcanzarán un estado tal en que aparentemente no existe ninguna acción posterior (equilibrio)  2da Ley de la Termodinámica. Es necesario llevar a cabo un proceso en un tiempo razonable con una maquinaria también razonable.

Estados de un sistema Régimen permanente o estacionario (equilibrio dinámico): en un punto cualesquiera las condiciones permanecen constante, aunque varían de una sección a otra. Característico de todos los procesos continuos. Estado uniforme: las condiciones no varían de un punto a otro.