Tecnología Educativa sa www.tecnoedu.com Introducción a las Operaciones Unitarias

Principios Básicos de Proceso Primera Parte Mezcla de fluidos Fluidos en lechos fijos y fluidizados Manipulación de sólidos Corrosión Transferencia y difusión de masa

Operaciones Unitarias Segunda Parte Absorción en columnas Reactores químicos: Continuamente agitados Tubulares Por lotes Serie de tanques agitados Catalíticos Destilación en columnas Extracción sólido-líquido Extracción líquido-líquido

Operaciones Unitarias (cont.) Enfriamiento en torres Secado de bandejas Generación de vapor Filtración Evaporación

Mezcla de Fluidos La elección de mezclador y velocidad adecuadas para cada aplicación depende del grado de mezcla o batido y el tipo de fluidos usados. (equipo Armfield CEK)

Mezcla de Fluidos Existen 3 accionadores básicos: Paletas planas Turbina Hélice

Mezcla de Fluidos Conceptos relevantes: Visualización de patrones de mezcla y flujo Características de potencia vs velocidad de los distintos tipos de accionadores Mezcla de suspensiones sólido/líquido Mezcla de líquidos inmiscibles Calidad de mezcla vs tiempo de actuación Predicción de potencia por cambio de escala

Flujo sobre lechos fijos y fluidizados El flujo ascendente de un fluido dentro de un lecho de partículas es un fenómeno muy habitual. Sus aplicaciones industriales incluyen: Intercambio iónico Extracción de componentes solubles de materias primas Otros procesos químicos (equipo Armfield CEL)

Flujo sobre lechos fijos y fluidizados Conceptos relevantes: Caída de presión en lechos fijos y fluidizados Verificación de la ecuación de Carman-Kozeny Punto de fluidización Observación de diferencias entre fluidización particulada y agregativa (detalle mostrando fluidización por flujo de aire)

Manipulación de Sólidos Las características de manipulación de los sólidos son relevantes en muchísimos procesos industriales, especialmente en los que intervienen: Polvos Pellets Cristales Agregados (equipo Armfield CEN)

Manipulación de Sólidos Manipulaciones más comunes: Tamizado Estibamiento Mezcla a doble cono Pesado Separación ciclónica Molienda a bolas

Manipulación de Sólidos Conceptos relevantes: Angulo de reposo Densidad media Técnicas de tamizado Descarga de contenedores Molienda Mezcla de sólidos Operación de los separadores ciclónicos Transporte neumático

Corrosión La corrosión es un factor importante a tener en cuenta para determinar la durabilidad y seguridad de los equipos de procesos industriales. Es conveniente que los alumnos comprendan cómo sus efectos pueden ser prevenidos y contrarrestados. (equipo Armfield CEL)

(detalle de una celda de ensayo de corrosión) Conceptos relevantes: Efecto del pH Efecto de la concentración de oxígeno disuelto Acción galvánica Corrosión electrolítica Protección catódica Inhibición química Efecto de las tensiones internas (detalle de una celda de ensayo de corrosión)

Corrosión Trabajos de proyecto típicos: Estabilización con carbonato de calcio Oxidación de hierro y manganeso en aguas duras Desinfección con cloro Ablandamiento del agua por medio de precipitadores (configuración de una celda de ensayo)

Difusión Gaseosa La difusión del vapor “A” de un líquido dentro de un gas “B” puede ser adecuadamente estudiada confinando una pequeña muestra del líquido en un tubo vertical y observando su velocidad de evaporación en una muestra pura (circulante) del gas B. (equipo Armfield CERa)

Difusión Gaseosa El equipo del ejemplo usa un capilar con el líquido de B sumergido dentro de un baño termostatizado. Se hace circular aire puro (A) sobre el cierre de este a través de una T, manteniendo una diferencia de presión parcial constante entre el menisco y la T. Se mide la velocidad de descenso del menisco con un microscopio montado sobre una escala.

Difusión Gaseosa La relación entre la velocidad de transferencia de masa molar medida, el gradiente de presión parcial y el coeficiente de difusión D es, entonces: Donde Ca y Cb son las concentraciones molares de los vapores A y B, deducidas de las presiones parciales molares de ambos.

Difusión Gaseosa Conceptos relevantes: Coeficientes de transferencia de masa en ausencia de efectos convectivos Uso de las leyes de los gases para calcular diferencias de concentración en términos de presiones parciales Uso de la ley de Fick para determinar coeficientes de difusión en presencia de gases estacionarios Efecto del cambio de temperatura en el coeficiente de difusión gaseosa

Difusión Líquida Un pequeño volumen de solución concentrada es separado de un gran volumen de solvente puro, mediante un arreglo de capilares dispuestos como un panal de abejas. La velocidad de difusión está representada por: (equipo Armfield CERb)

Difusión Líquida El soluto difunde desde una concentración máxima de un lado del panal a otra cuasi-nula en el otro. A medida que progresa la difusión del soluto, su concentración es medida con un conductímetro.

Difusión Líquida Conceptos relevantes: Coeficientes de transferencia de masa en ausencia de efectos convectivos Uso de la ley de Fick para determinar coeficientes de difusión a partir de mediciones de transferencia de masa y diferencias de concentración Análisis de un sistema inestable de primer orden

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