Presentación Operaciones Unitarias 1

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Introducción a las
Operaciones Unitarias
Principios Básicos de Proceso
Primera Parte
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Mezcla de fluidos
Fluidos en lechos fijos y fluidizados
Manipulación de sólidos
Corrosión
Transferencia y difusión de masa
Operaciones Unitarias
Segunda Parte
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Absorción en columnas
Reactores químicos:
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Continuamente agitados
Tubulares
Por lotes
Serie de tanques agitados
Catalíticos
Destilación en columnas
Extracción sólido-líquido
Extracción líquido-líquido
Operaciones Unitarias
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

Enfriamiento en torres
Secado de bandejas
Generación de vapor
Filtración
Evaporación
(cont.)
Mezcla de Fluidos

(equipo Armfield CEK)
La elección de
mezclador y
velocidad adecuadas
para cada aplicación
depende del grado
de mezcla o batido y
el tipo de fluidos
usados.
Mezcla de Fluidos

Existen 3
accionadores
básicos:
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
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Paletas planas
Turbina
Hélice
Mezcla de Fluidos

Conceptos relevantes:
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


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
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:



(equipo Armfield CEL)
Intercambio iónico
Extracción de
componentes solubles de
materias primas
Otros procesos químicos
Flujo sobre lechos fijos y
fluidizados

Conceptos relevantes:




(detalle mostrando fluidización
por flujo de aire)
Caída de presión en
lechos fijos y fluidizados
Verificación de la
ecuación de CarmanKozeny
Punto de fluidización
Observación de
diferencias entre
fluidización particulada y
agregativa
Manipulación de Sólidos

Las características de
manipulación de los
sólidos son relevantes
en muchísimos
procesos industriales,
especialmente en los
que intervienen:

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
(equipo Armfield CEN)
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Polvos
Pellets
Cristales
Agregados
Manipulación de Sólidos

Manipulaciones
más comunes:
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Tamizado
Estibamiento
Mezcla a doble
cono
Pesado
Separación
ciclónica
Molienda a bolas
Manipulación de Sólidos
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Conceptos relevantes:
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
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)
Corrosión
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Conceptos relevantes:
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
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
(detalle de una celda de
ensayo de corrosión)
Efecto del pH
Efecto de la concentración de
oxígeno disuelto
Acción galvánica
Corrosión electrolítica
Protección catódica
Inhibición química
Efecto de las tensiones
internas
Corrosión

Trabajos de proyecto
típicos:
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
(configuración de una celda de ensayo)
Estabilización con
carbonato de calcio
Oxidación de hierro y
manganeso en aguas
duras
Desinfección con cloro
Ablandamiento del agua
por medio de
precipitadores
Difusión Gaseosa

(equipo Armfield CERa)
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.
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:
[CA  CB ] CA
NA   D
[CA] y
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:

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

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:
C
J  D
x
(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
Enlace a la segunda parte
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Segunda parte