Jacqueline Concha Olmos Unidad 01/2008 Introducción Jacqueline Concha Olmos

Operaciones unitarias En las industrias de procesos químicos y físicos, así como en las de procesos biológicos y de alimentos, existen muchas semejanzas en cuanto a la forma en que los materiales de entrada o de alimentación se modifican o se procesan para obtener los materiales finales de productos químicos o biológicos. Es posible considerar estos procesos químicos, físicos o biológicos, aparentemente distintos, y clasificarlos en una serie de etapas individuales y diferentes llamadas operaciones unitarias. Estas operaciones unitarias son comunes a todos los tipos de industrias de proceso. PRODUCTOS FINALES PROCESO MATERIAS PRIMAS

Procesos fundamentales de transporte Transferencia de momento lineal: Se refiere a la que se presenta en los materiales en movimiento, como en operaciones unitarias de flujo de fluidos, sedimentación y mezclado. Transferencia de calor: En este proceso fundamental se considera como tal a la transferencia de calor que pasa de un lugar a otro, se presenta en las operaciones unitarias de transferencia de calor, secado, evaporación, destilación y otras. Transferencia de masa: En este caso se transfiere masa de una fase a otra fase diferente, el mecanismo básico es el mismo, ya sea que las fases sean gaseosas, sólidas o liquidas. Este proceso incluye destilación, absorción, extracción liquido-liquido, separación por membranas, adsorción y lixiviación.

Clasificación de las operaciones unitarias Flujo de fluidos. Estudia los principios que determinan el flujo y transporte de cualquier fluido de un punto a otro. Transferencia de calor. Esta operación unitaria concierne a los principios que gobiernan la acumulación y transferencia de calor y de energía de un lugar a otro. Evaporación. Éste es un caso especial de transferencia de calor, que estudia la evaporación de un disolvente volátil (como el agua), de un soluto no volátil como la sal o cualquier otro tipo de material en solución. Secado. Separación de líquidos volátiles casi siempre agua de los materiales sólidos.

Destilación. Separación de los componentes de una mezcla líquida por medio de la ebullición basada en las diferencias de presión de vapor. Absorción. En este proceso se separa un componente gaseoso de una corriente por tratamiento con un líquido. Separación de membrana. Este proceso implica separar un soluto de un fluido mediante la difusión de este soluto de un líquido o gas, a través de la barrera de una membrana semipermeable, a otro fluido. Extracción líquido-líquido. En este caso, el soluto de una solución líquida se separa poniéndolo en contacto con otro disolvente líquido que es relativamente inmiscible en la solución.

Adsorción. En este proceso, un componente de una corriente líquida o gaseosa es retirado y adsorbido por un adsorbente sólido. Lixiviación líquido-sólido. Consiste en el tratamiento de un sólido finamente molido con un líquido que disuelve y extrae un soluto contenido en el sólido. Cristalización. Se refiere a la extracción de un soluto, como la sal, de una solución por precipitación de dicho soluto. Separaciones físico-mecánicas. Implica la separación de sólidos, líquidos o gases por medios mecánicos, tales como filtración, sedimentación o reducción de tamaño, que por lo general se clasifican como operaciones unitarias individuales.

Proceso y Operación Unitaria Proceso: Conjunto o secuencia de operaciones unitarias que modifican una materia prima para transformarla en un producto comercial o insumo. Operación unitaria: Etapa de un proceso, donde se realiza una modificación específica de una corriente.

Descripción y Representación Diagrama de bloques: Esquema simplificado del proceso donde se representan las principales etapas

Diagrama de flujos: Representación esquemática del proceso, donde se ilustran sus características esenciales Secuencia en que ocurren las operaciones unitarias. Equipos utilizados para realizar cada operación. Flujos de materia y energía

Corrientes de un Proceso Flujos de materia que ingresan (alimentación) o salen (producto) de una operación unitaria o equipo Formadas por varias sustancias o compuestos químicos Formadas por más de una fase (ej. sólido en suspensión en un líquido) Una corriente se caracteriza por su composición, su presión y su temperatura

Composición de una corriente Fracción másica o fracción molar Fracción másica de A = Masa de A/Masa total Fracción molar de A = Moles de A/Moles totales Las fracciones siempre suman 1 Fracción másica ≠ Fracción molar ppm (parte por millón) = Fracción x 106 Razón de composición Razón másica = Masa de A/Masa de B Razón molar = Moles de A/Moles de B