Departamento académico de ciencias Química Industrial Inorgánica Ing. Miguel RAMIREZ GUZMAN

Introducción y Conceptos Fundamentales La química industrial inorgánica. Sistema de unidades. Análisis dimensional. Tipos de industria. Proceso general de fabricación.

La Química Industrial Inorgánica Desde sus orígenes, el hombre ha tenido que cubrir una serie de necesidades que les han obligado a transformar los productos que la naturaleza le ofrecía. http://tecnica-10-6-10.blogspot.com/p/actividad-4.html Estas necesidades se han incrementado a lo largo de su historia, ya que, a medida que se satisfacían unas, aparecían otras nuevas. http://www.catedu.es/biogeo3/131_la_actividad_humana_y_el_medio_ambiente.html

Esto ha traído consigo que el grado de transformación de los productos naturales haya sido cada vez mayor y más complejo. http://paralaje.org/dp-in-q-ast.htm http://www.parlamentointernacionaldeeducacion.org/web/publicaciones El descubrimiento del fuego origina la aplicación de las primeras operaciones de proceso a las necesidades humanas.

La industria química es el sector que se ocupa de las transformaciones químicas a gran escala, se ocupa de la extracción y procesamiento de las materias primas, tanto naturales como sintéticas, y de su transformación en otras sustancias con características diferentes de las que tenían originariamente. Las industrias químicas se pueden clasificar en industrias químicas de base e industrias químicas de transformación. Las primeras trabajan con materias primas naturales, y fabrican productos sencillos semielaborados que son la base de las segundas.

Las industrias de base están localizadas en lugares próximos a las fuentes de suministros. Las industrias químicas de base toman sus materias primas del aire (oxígeno y nitrógeno), del agua (hidrógeno), de la tierra (carbón, petróleo y minerales) y de la biosfera (caucho, grasas, madera y alcaloides). Las industrias químicas de productos inorgánicos más importantes son la de fabricación del ácido sulfúrico, la industria del vidrio, la de producción de aluminio, cobre, hierro y acero, la de obtención de amoníaco y abonos nitrogenados, y la de fabricación de sosa entre otras. http://www.vitcas.es/industria-del-vidrio

Las industrias químicas de productos orgánicos más importantes son la industria Carboquímica, cuya materia prima es el carbón, la industria petroquímica, cuya materia prima es el petróleo, y como derivadas de éstas las industrias de los plásticos y resinas sintéticas, y las de fabricación de detergentes. http://html.rincondelvago.com/petroleo_17.html

El sector de la química industrial inorgánica es el mayor en la industria química e incluye todos los procesos químicos relacionados con las materias primas inorgánicas. Las aplicaciones en esta industria suponen un gran intervalo de temperaturas y presiones. Se han desarrollado nuevos procesos para aumentar la productividad y la eficiencia. Las reacciones se han vuelto más agresivas con temperaturas y presiones más elevadas y catalizadores más corrosivos, lo que ha supuesto una mayor demanda de aleaciones de alta tecnología resistentes a la corrosión.

Las nuevas normativas medioambientales exigen sistemas de bucle cerrado con reagentes reciclados y productos intermedios y presentan nuevos retos para los materiales de base. Los diferentes tipos de reacciones y reagentes provocan entornos oxidantes o reductores y soluciones alcalinas o ácidas. Las impurezas o las sustancias corrosivas como el cloruro y el fluoruro requieren equipos de mayor calidad.

Americano de Ingeniería Sistema de Unidades 1. Unidades fundamentales: SISTEMA Longitud Masa Tiempo Temperatura cgs centímetro gramo segundo K; ºC fps pie libra ºR; ºF SI metro kilogramo K Americano de Ingeniería Libra masa

2. Unidades derivadas: SISTEMA Fuerza Energía Observaciones cgs dina ergio fps poundal poundal.pie SI newton joule Uso común y científico Americano de Ingeniería. libra fuerza Btu Usadas por ingenieros químicos y petroleros

Temperatura termodinámica 3. Unidades SI básicas: Unidad Nombre Símbolo Longitud metro m Masa kilogramo kg Tiempo segundo s Temperatura termodinámica grado kelvin K Cantidad de sustancia mol

4. Unidades SI derivadas: Nombre Símbolo Energía joule J Fuerza newton N Potencia watt W Frecuencia hertz Hz

Propiedades físicas: 1. Densidad, (d): es la relación de la masa por la unidad de volumen; se expresa en las unidades g/cm3, kg/m3, lb/ft3 entre otras. 2. Peso específico, (p. esp.): Es la relación entre dos densidades; (la de la sustancia de interés, A, con la sustancia de referencia). p. esp. = dA/dref Para líquidos y sólidos la sustancia de referencia es el agua. Para el agua se asume que la densidad no varía con la temperatura, siendo su valor de 1,00. Por lo general la densidad de los líquidos varía con la temperatura por lo que al hacer referencia al peso específico, debe indicarse la temperatura a la cual se ha medido la densidad.

3. Volumen específico, (v. esp 3. Volumen específico, (v. esp.): es la magnitud inversa a la densidad; esto es, el volumen por unidad de masa o cantidad unitaria de materia. 4. Fracción mol y fracción peso: En una mezcla dada, la fracción mol se define como los moles de uno de los componentes dividido entre los moles de todos los componentes; de igual forma; se define la fracción peso, como el peso de uno de los componentes dividido entre el peso total de la mezcla. 5. Concentraciones: significa la cantidad de algún soluto por una cantidad fija de solvente o solución en una mezcla de dos o más componentes se expresan generalmente como peso por unidad de volumen, moles por unidad de volumen.

6. Temperatura: es una medida de la energía térmica de las partículas (átomos, moléculas o iones) de una sustancia en equilibrio térmico. Por lo general, la temperatura se mide en grados Célsius o centígrados (ºC), grados Fahrenheit (ºF) o grados Kelvin (K). Las técnicas mas comunes para medir la temperatura son: el termopar (el voltaje producido por la unión de dos conductores diferentes, cambia con la temperatura); el termistor (la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura); pirómetros, para medir altas temperaturas, detectan la energía radiante que despide un cuerpo caliente. 7. Presión: Es la fuerza por unidad de área. Las unidades de presión son, dependiendo de los sistemas, libras por pulgada al cuadrado manométricas, (psig); pulgadas de mercurio, (in Hg); pascales, (N/m2); milímetros de mercurio (mm Hg); pies de agua (ft H2O); Atmósferas (atm); Bares (bar); kilogramo fuerza por centímetro cuadrado, (kg/cm2).

Ejercicios 1. Reducir: 400 in3/d a cm3/min.; 20 gal/h a m3/s 2. Para el HCN líquido, un manual proporciona el siguiente dato: p. esp. = 1,2675 10º𝐶 4º𝐶 . ¿Qué significa físicamente esta cantidad? 3. Para un recipiente conteniendo etanol, un manual proporciona el siguiente dato: p. esp. = 0,79389 60º𝐶 60º𝐶 ; calcule la densidad del etanol a 60ºF. 4. El ácido sulfúrico comercial tiene una concentración del 98% en peso. Calcule la relación molar de ácido sulfúrico a agua.

5. Un recipiente contiene una solución de 1,704 lb de ácido nítrico por lb de agua con un peso específico de 1,382 a 20ºC. Calcule el % en peso de HNO3, las libras de ácido nítrico por pie cúbico de solución a 20ºC y la molaridad de la solución a la misma temperatura. 6. Un limpiador de tuberías industriales contiene 5,00 kg de agua y 5,00 kg de NaOH. Calcule las fracciones peso y las fracciones mol de cada componente en el limpiador. 7. Tomando como base 100 mol-libra de aire y asumiendo que el mismo está formado por 79,0% en peso de N2 y 21,0 % en peso de O2, calcule el peso molecular promedio del aire. 8. El porcentaje en peso de 50,0 kg de una mezcla de gases es como sigue: 10,0% de H2, 40,0% de CH4, 30,0% de CO y 20,0% de CO2. Calcule el peso molecular promedio de la mezcla.

9. Las normas internacionales establecen que la cantidad máxima de tetracloruro de carbono, CCl4 en el aire debe ser de 12,6 mg/m3 de aire. En una muestra de aire se encontró 4800 ppb de tetracloruro de carbono. ¿Qué puede decir a cerca de la calidad de este aire? 10. El análisis de una piedra caliza es el siguiente: CaCO3, 92,89%; MgCO3, 5,41%; impurezas, 1,70%. ¿Cuántas libras de CaO se pueden formar a partir de 5 ton de esta piedra?. http://www.gacetacartagonova.com/2009/10/22/escombreras-acoge-la-planta-de-produccion-de-acido-sulfurico-y-energia-mas-importante-del-mundo/

Análisis Dimensional: SIMBOLO: es una designacion especifica como una letra o abreviatura para representar cierto objeto o concepto. d = Ø = diametro A = area V = volumen DIMENSION: es un termino que se aplica a las tres unidades básicas: masa, longitud y tiempo. En ciertos casos también a la temperatura y a la cantidad de sustancia. [M], [L], [t], [T], [mol] D = [L] A = [L2] V = [L3] [ ]: “tiene dimension de...”

No importa cual sea el sistema de unidades que se utiliza, SI, el de ingeniería estadounidense, el británico o el métrico; las dimensiones de cada lado de una ecuación completa deben ser las mismas (homogeneidad dimensional); por consiguiente es muy útil indicar las dimensiones de cada termino para asegurar que cada concepto tenga las dimensiones correctas. Por ejemplo: Para la fuerza Para la presión F = m . a P = F/A F = M (LT-1/T) P = MLT-2/L2 F = MLT-2 P = ML-1T-2

Productos Subproductos Desechos Proceso General de Fabricación. Perdida de energía Productos Subproductos Desechos Materia prima PROCESO PREVIO PROCESO OPERACIÓN POSTERIOR Capital Control Energía Trabajo Esto es una descripción general que siempre encontramos en una fabrica.

El proceso previo puede ser un lavado, un acondicionamiento, etc. Por ejemplo, si se quiere fabricar tomates grandes en latas: Tomate SELECCIÓN DE TAMAÑO ENLATADO Tamaño ideal Inútiles Tamaño grande o pequeño Subproducto PURE Desechos El objetivo es obtener cantidad de productos y subproductos y la mínima cantidad de desechos con el mayor aprovechamiento de la materia prima.

Dependiendo del cambio que se produzca es la nomenclatura utilizada: Físicos Operaciones unitarias Cambios Procesos unitarios Químicos PROCESO GENERAL DE FABRICACIÓN Descripción Discontinuos o Bach Continuo Diagrama de flujo Másico kg/s Molar mol/s Volumétrico m3/s Flujo

Principales Equipos Usados en la Química Industrial Inorgánica: Concentradores

Separadores

Condensadores

Vaporizadores

Recipientes de reacción

Intercambiadores de calor

Tolvas

Diluidores

Depuradores

Válvulas

Columnas de absorción

Hornos rotatorios

Calentadores

Bombas y compresores

Webgrafía http://es.scribd.com/doc/5245299/LA-INDUSTRIA-QUIMICA http://www.prtr-es.es/data/images/LVIC-AAF-FINAL.pdf http://www.voestalpine.com/welding/es/spain/Industria-quimica/Quimica-inorganica