1-operaciones unitarias-12

83
! " #" " $ " %

Upload: wlson

Post on 03-Aug-2015

64 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1-Operaciones Unitarias-12

������������ ����

������������������ ��� ����������������� �

������ � ���������

�������������� �������� � �������� ��� ��� ��������� �� ������ �� ������������� � ���������� !� ��"������ ���������������#"���������������� ����� "���

$� ������ "����

%�������������� ����

Page 2: 1-Operaciones Unitarias-12

&��������

'��"���������������

� �"�� �������������

( �� ��������������� �

( ) ����������

&������"�����*� ������������+��������������������,

$� ������ "����

%��������

&���"� �

Page 3: 1-Operaciones Unitarias-12

&�����&���"� ��� "����

����� ����

)������&-��)'�

&���"� �� ���������

Materias primas

OPERACIONES PREVIAS

OPERACIONES PRINCIPALES

OPERACIONES POSTERIORES

&-������'+����� �,

Subproductos Deshechos

� Capital• Energía

Pérdidas energéticas

� Trabajo• Control

DIAGRAMA GENERAL DE UN PROCESO

Page 4: 1-Operaciones Unitarias-12

&�����

$� ����������

�� �������

���������

&���"� �

&�����.� ��/" �� ��� �� ������� "� �����������" ������#"�� ����� ����������������������������� ��� �� ����� ����� � ��� ��� ��� ��� �� ��������"� ��#"�� ���������� �"�������� �����������������������

&�����

$����������� ��� ��� ����������� ��� ��� �� �������������/���

� ���� ����

� ���������� �

� ������ �

Page 5: 1-Operaciones Unitarias-12

����� ������� ���������&�����

0��� ���

��"���1"���

$ ��������

1��������

��������

��" ���

-)'����'

��������������&����������� ����

&���"� ����������

� ���2����

� ���%� "����

� )������

3������������������&����������� ���� ��������������� ���������� ��������"������#"������������� �������������������� � � "�����!� � �������� � �� ���������� ������#"�� ���������"� �� ��������� ���������� �*������ ���"����������������"���������� ��� ���������4 ������� ���������5

$�����������������

�) ����������

�) ���������

Page 6: 1-Operaciones Unitarias-12

��������������&����������� ����

3������������������&����������� ���� ���������������������� � ����"��� � ���6�� � ������ �� �"��� !� �������"������ ��� � �������� ����� �� ���� 7� � �� ��������" �����!�����������8���������������� �������������� ���������������������"� ����������9

� ��������������������8������������������

� '�����������������������"���� 4������������������

� ����������������6�������� �������������

� �� ������������"� ��� ����������"�

������������2�"/�)#"���������������� � ) �����������������

�2�"/������� ����

�2�"/�����������

���� � :��#"������� 8�"��

�)#"���

�� �"�� ����

���������������#"�� ) �������������������� ��������"���� 8�"��

�) �����!�������������� ����������"/�

�)������� 8�"��������������� ���

Page 7: 1-Operaciones Unitarias-12

������������2�"/�&�����������������"���������������"/�

�'�������� ��� ��� ���������� ��!���� ��������+��7������"����������#"�� �����"���,

�-����� ����� ��� ��� ���������� �� �#"���� +��������� �����#"����" �������������������������"���������������������#"���,

�) ��������� �� ��� ����'� ��� ����� ��� ��"/�����"!������������� ����"�����

�� ��������4 '��"������4 � ���

$���)%�� );�-����<%

)0�&�-���<%

')����

��"������� �

-���"�������

)* ��� ��������4+��"�������"���,

)* ��� ��������4

+��"��������,

���4 '��"���

0�������"�

��"�

Page 8: 1-Operaciones Unitarias-12

�� ������������ ����� "�

��0���

&-)%'���

���� ���������

�)%�-�2�����<% ')����

);�-����<%���� ��0����

���� �������"/�

��"/�

��"/����� ���

��"� ��"�

��"� ����

�� �����="������� ����

�-���-���<%

&-)%'���

&-)��%�)%�-���<%

���-�2�����<%�)%=�$>����

)0�&�-���<%

)%2-��$�)%��

��$��)%�$�)%��

2�" �

&"���

="���?@A:��*

��"��!������ ="���?BA:��*

��"�

="���CDA:��*

Page 9: 1-Operaciones Unitarias-12

&�����������2�" �

������������ ����

����������� �����E����������:8���

���� ������������� ��"���������������������#"����� �����"���� �����������!���������� ����"�����"� ������������

������ ����� ��� ����������� � 8 ����"� �� ������ � �� ��������� #"�� ���� �� ���� ��� ��������������� ������������� ������� ��������������"� ��

Page 10: 1-Operaciones Unitarias-12

������������ ����

��� ����� "�� ��� ��� � ���� �� ��� ����������������"� ���� ���8��� !� �����������/� �������������� ��� ��������� ��� "�� �� ���������� ���������� �����

�) �� ������������ �"���� ��� �� "� ���� ������������!F����"�������

$��)-���&-�$� &-������

�&)-���<%��%���-��

������������ ����

�� ��� ��� ��� ���������� �� ����� �"������ ��"���� ������ �� ��� � ���������� ��� ���� "������������� ��������������������������

���������� ���.�����G �����G #"�����G ���#"�����

Page 11: 1-Operaciones Unitarias-12

������������ ����)�� ��/" ����� � ���� ����� �#"������ !� ���#"������#"�� �����"������������������� ����������������� ����"� �� ��������� �� � "!�� ��� ��������������������� �������������" ��������� ���� �

������������������������������� ������������������������� �� �8� " ����� ���� �� �� "�� ������ � �� ���� ���� ������������"���������������������"������� ��

�������������������������� ��"���� ���������� �#"������ � ����������������������������#"���� ��������

OPERACIONES UNITARIAS

OBJETIVO:La modificación de las condiciones de una determinada cantidad de materia para hacerla más útil a nuestros fines.

Modificaciones a realizar:�De la masa o la composición: separación de fases,

mezcla, reacción química, …�Del nivel o calidad de la energía: enfriamiento,

calentamiento, evaporación, aumento de la presión, …�De las condiciones de movimiento: aumento o disminución de la velocidad, cambio de dirección, …

Page 12: 1-Operaciones Unitarias-12

������������ ����

��� ���������� �� ����� �� �"���� ���������� �� �� � ����"�� ��"�������������������#"���"�����*������ ���"��"����������������������������������#"���*������ ����"���� ����������"����������

���'�2�����<%

� ������������ �������� ��������������� ����

� ������������ �������� ���������������

� ���������� �� ����� ��� ����� �� ��� �� ����� ���������� �

� ������������ ���������������� ����

������������ ���������� � �� �� ������ $������ �

����"������� ���������"���

����"�������* ���������"���

:���� ���������� ����� ��!��� �������

� 2�"/���� ���4������������������/�� ��������"������� +2�"��������,� ������ ���"�8 ���

$������ ������������������������"���� '����� ����� 2�� ������ �� ���"������ HHHH

Page 13: 1-Operaciones Unitarias-12

������������ ����

���������� �� $� ����

� �� ������

� �������

� )* ���������������� �

� �������

� � ��������������

������������ ����������� �� �����

$ ������ � ���"����

� ��������

� -�������

��������� � � ���������������������

� ��� ���� �� 4�����

� )���������

� HHH�

Page 14: 1-Operaciones Unitarias-12

������������ �������������� '��"� 8�� $� ���� ( �����

� � ������������(��"�

� 1"������������!����"�����������

� ������� ����

� ��� ��������

� 2�� "��

������������ ���������������������� ����

� ��� "�����($ ������

� ��������

� $�������

� ��� ����

� HHH

Page 15: 1-Operaciones Unitarias-12

������������ ����

OU Físicas de transferencia de materia

•������•���������������#"������������� ����"������� �

•�� �� �

���������������� ���������������#"�������

Difusión: Fenómeno por el que un componente de una mezcla se desplaza al interior de la misma como consecuencia de la existencia de un gradiente de concentraciones.

Aplicación: separación de un componente de una fase poniéndola en contacte con otra fase en desequilibrio respecto del componente en cuestión.

Objectivos:�Pureza de la fase inicial�Pureza del componente�Eliminación del componente

Ejemplos:�Destilación�Absorción/Desorción�Extracción�Adsorción�Intercambio iónico

Page 16: 1-Operaciones Unitarias-12

DESTILACIÓNO.U.T.M. que consiste en separar dos o más componentes de una mezcla líquida aprovechando las diferencias en sus presiones de vapor.

� Destilación simple discontinua

� Destilación simple continua

� Destilación súbita

� Rectificación continua

� Rectificación discontinua

� Destilación por arrastre de vapor

DESTILACIÓN-RECTIFICACIÓN

DEFINICIÓN:

Separación total o parcial de dos (destilación binaria) o más componentes(destilación multicomponente) de una mezcla líquida aprovechando la diferencia entre sus presiones de vapor (volatilidad)

O

U

T

M

Page 17: 1-Operaciones Unitarias-12

Destilación simple discontinua

��

�����

t ↑↑↑↑ ���� (Nivel, L, xi) ↓↓↓↓

��

��

TIPOS/EQUIPOS DE DESTILACIÓN

Destilación simple discontinua

Alambiques

d

Page 18: 1-Operaciones Unitarias-12

Destilación simple continua

��

�����

t↑↑↑↑ ���� (Nivel, L, xi) = ctes

��

��

Destilación súbita (flash)

���

�����

� �

T↑↑↑↑ (P↑↑↑↑) sin vaporización

P↓↓↓↓ (Expansión)

Vaporización de los componentes más volátiles

Page 19: 1-Operaciones Unitarias-12

-�� ����������� �"�

D xD

Acumulador

Caldera

Reflujo

R xR

A xA

LD xD

n + 1 n n - 1

a

m + 1

m m - 1

1 …..

….. ….. ……

….. ….. ……

….. ……

���

���

��� Reflujo: retorno de una fracción del vapor condensado

Reflujo

Más contacto líquido (descendente) con vapor (ascendente)

Más transferencia de materia

-�� ����������� �"�

Vapor de calentamiento

Caldera

Depósito Destilado

Page 20: 1-Operaciones Unitarias-12

-�� ������������� �"��

���

���

��

�� ��

�� ��

��

��

���

Reflujo

t↑↑↑↑ ���� (Nivell, xR, xD) ↓↓↓↓

�� ����������� ���0����

Page 21: 1-Operaciones Unitarias-12

TIPOS/EQUIPOS DE DESTILACIÓNDestilación con arrastre de vapor

DESTILACIÓN: Columna de Relleno

� D/H ↓↓↓↓� Circulación en contracorriente� Llenas de sólidos que aumentan la

superficie de contacto gas-líquid

�>����"��������������"�����������"���↑↑↑↑� &���↓↓↓↓� -�� ��������8����↑↑↑↑� %�������� ������ �������� �

Page 22: 1-Operaciones Unitarias-12

Anillo Raschig

Silla Intalox

Tipos de Relleno

Anillos Pall

Silla Berl

Tipos de Relleno

Anillo Helicoidal

Page 23: 1-Operaciones Unitarias-12

Anillo Lessing

Anillo de partición

Tipos de Relleno

TIPOS/EQUIPOS DE DESTILACIÓN

Columnas de platos con campanas

Columna de enriquecimiento con relleno

Page 24: 1-Operaciones Unitarias-12

ABSORCIÓNO.U.T.M. que consiste en poner en contacto un gas con un líquido para que este disuelva determinados componentes del gas, que queda libre de los mismos.

�2����. '�� �������� #"������ � ��� ��� ������ �����������!������#"���������� �

�I"�����. -������� #"������ � ��� ��� ������ ����������� �� ��� ��#"���� ������ �� ����� ���� "� "��������"� ��#"�����

�������� +� �������,. ������$ �� #"�� ��� �� �� ��������"������� ����"�� ����"���#"��������� ��������� ������"������� �

ABSORCIÓN Fuerza impulsora:Líquid: X-Xe(Y)Gas: Y-Ye(X)

Aparatos:Columna de platos

Columna de relleno

Sin caldera ni condensador

Circulación en contracorriente:Líquido descendente: gravedad

Gas ascendente: presión de impulsión

ABSORCIÓN

Page 25: 1-Operaciones Unitarias-12

StrippingDESORCIÓN

EQUIPOS ABSORCIÓN / DESORCIÓN�Columnas de platos

�Columnas de relleno

Page 26: 1-Operaciones Unitarias-12

EXTRACCIÓNO.U.T.M. que consiste en la disolución de uno o varios de los componentes de una mezcla (líquida o sólida) en un disolvente selectivo

�L-L: El componente se encuentra inicialmente en una mezcla líquida y se utiliza un disolvente inmiscible.

Ejemplo: Separación de combustibles del petróleo

�Ventajas respecto de la destilación:�� ��������8��������&���� ��������������� �������� ���������&���� ��������������� ����������������

�Sólido-Líquido:El componente se encuentra inicialmente en un sólido.

���*�������. -��"������"������� ������������"�������������. )�������"������� ��������������"�������&���������. &�� ���������"���#"������"������

Ejemplos:

EXTRACCIÓN

�)* �������������� ��!�������������!����� ���

���*�������������������������������������� ������� ���������* ��� ��������� ��������������� ����������7�����������������!���6�

Page 27: 1-Operaciones Unitarias-12

);�-����<%����"���������� �� ������������ �������� �

Disolvente

Alimentación

Alimentación

DisolventeDisolvente Disolvente

);�-����<%�� �� ���� �"�

�'���������"�� ���"������������

�)������������������� ������ �* ��� �� !� �������� ������ ������

Page 28: 1-Operaciones Unitarias-12

EQUIPOS DE EXTRACCIÓN S-L

Extractor Hildebrandt Extractor Bonotto

EQUIPOS DE EXTRACCIÓN S-L

Extractor Kennedy

Page 29: 1-Operaciones Unitarias-12

);�-����<%

Extractor Soxhletextracción S-L

EQUIPOS DE EXTRACCIÓN S-LExtractores Soxhlet

Page 30: 1-Operaciones Unitarias-12

O.U.T.M. que consiste en La eliminación de algunos componentes de una fase fluida mediante un sólido que los retiene

� Sólido con elevada superficie específica (porosos):� �������� ���.�?�DDD��@F�

� '����� ���

� ��7������ �����

�������������"����

Ejemplos:

� '������������������ ������� ���

� )����������������������� ���������� ���

� �����������������#"���

��'�-��<%

��'�-��<%������������� �"�

� A: Válvula abierta� C: Válvula cerrada

Page 31: 1-Operaciones Unitarias-12

Equipos y aplicaciones ADSORCIÓN

Superficie de adsorción del carbón activado: ¡ 1.000 m2 /g !

Eliminación de olores y sabores anómalos con carbón activo en aguas y zumos

��'�-��<%����� �������

Técnica de separación basada en la distinta adsorción de los componentes de una mezcla sobre un sólido adsorbente o un líquido sostenido por un sólido

Separación: Los componentes de la mezcla quedarán retenidos con más o menos facilidad. El arrastre de una fase móvil (eluyente) permitirá obtener por separado los diferentes componentes.

Page 32: 1-Operaciones Unitarias-12

��'�-��<%Decoloración de aceite (“oil bleaching”)

� ��������������O.U.T.M. que consiste en la substitución de uno o más iones de una disolución por otros que forman inicialmente parte de la estructura de un sólido(resina de intercambio iónico)

�"#"�� �*� �� ��������#"����� � ��� ������� ������� ������� ���� ��� ����������������"�������������

Page 33: 1-Operaciones Unitarias-12

� Etapas:

• Transferencia de materia por difusión• Reacción química

� Régimen discontinuo

�Regeneración de la resina (proceso inverso)

�%�)-��$:����<%���

�%�)-��$:����<%������ ���� �������"�

���������������

���"�����������

�J�����������������������������

→� ������������������@K !�$�@K ����%�K

→-��������������� ��%���→������� �.����"� ������

���������������→���������� ��������� ��������1K !��������������1(

→-����������������� ���������1��→-�������������������������%��1→������� �.����"� ���������1��K�%��1 →→→→ %����K�1@��

Page 34: 1-Operaciones Unitarias-12

Equipos y aplicaciones INTERCAMBIO IÓNICO

���2���� ���������� )������Aislamiento Térmico

�Intercambio de calor sin cambio de fase����� ���� �������"���

�-�����������������"���

�Intercambio de calor con cambio de fase�)���������

���������

�'"���������+��"� 8����������!��� ����,

�'�������������+��"� 8����������!��� ����,

Page 35: 1-Operaciones Unitarias-12

� Mecanismos:

���2���� ���������� )���������"�����+����������"���,����������+��"���,�-�������

2"���� �����������������������

Page 36: 1-Operaciones Unitarias-12

2"���� �����������������������

� ������������ ��������

Representación esquemática de los intercambiadores de calor en los diagramas de flujo

Intercambiador de calor de doble tubo

Page 37: 1-Operaciones Unitarias-12

� ������������ ��������Intercambiador de Calor de Carcasa y Tubos

� ������������ ��������

Intercambiador de Calor de Placas

Page 38: 1-Operaciones Unitarias-12

)0�&�-���<%

Evaporador Simple Evaporador de Múltiple Efecto en Contracorriente

)0�&�-���<%

Evaporador de Película Ascendente

Page 39: 1-Operaciones Unitarias-12

TRANSMISIÓN de CALOR CAMBIO de FASE

Calentamiento, o enfriamiento, de fluidos con cambio de fase

Evaporadores

Condensadores

-������<%

Placas Solares

Page 40: 1-Operaciones Unitarias-12

���2��#"� �������������"� 8������$ � �����!�)������

1�$���2�����<%�( �)'1�$���2�����<%

O.U.T.M. y E. que tiene como objetivo modificar las condiciones de humedad y temperatura de una corriente de aire, por interacción con una corriente de agua.

������� "�����"��↓↓↓↓1"�����������↑↑↑↑

1�$���2�����<%

����������������� �����������* ���

1"�����������↓↓↓↓�)'1�$���2�����<%

1�$���2�����<%�( �)'1�$���2�����<%

Humidificación de aire – Refrigeración de agua

Page 41: 1-Operaciones Unitarias-12

1�$���2�����<%�( �)'1�$���2�����<%

Utilización de Torres de Refrigeración en Centrales Nucleares

1�$���2�����<%�( �)'1�$���2�����<%

�Necesidad de reposición de agua

�Concentración de sales disueltas

Consecuencias de la evaporación de agua:

� Necesidad de Purga

��"�� ���������������"������ ����������������������

��"�� �������������������������������������������

��"�� �� ���� ������ ��� �������� �� ��� ����� !� ��� �����

+���������,

�%�������������/���"������ ���������� �������������� ��

����������� �����+@(L�����,

Page 42: 1-Operaciones Unitarias-12

ACONDICIONAMIENTO DE GASESTorres de enfriamiento de líquidos

�-�'����=���<%

�Región metaestable: Crecimiento

�R. sobresaturación: Nucleación y

crecimiento

O.U.T.M. y E. que consiste en la formación de partículas sólidas cristalinas en el seno de una fase homogénea.

1. Enfriamiento sin evaporación 2. Evaporación (concentración) sin enfriamiento3. Evaporación (concentración) utilizando vacío y enfriamiento

Page 43: 1-Operaciones Unitarias-12

CRISTALIZACIÓNOBJETIVO:

Formación de sólidos cristalizados en el seno de disoluciones sobresaturadas.

MAGMA: la solución líquida inicial

CRISTALES: los sólidos formados en la solución

AGUAS MADRES: solución líquida residual

EQUIPOS:

Cristalizadores de tanque refrigerado

Cristalizadores-evaporadores

Cristalizadores de vacío

�-�'����=���<%

Cristalizador por evaporación

Page 44: 1-Operaciones Unitarias-12

')����

O.U.T.M. y E. que consiste en reducir el contenido en agua (o de cualquier otro líquido) mediante el aporte de calor

Secadores:

Directos

Indirectos

SECADOOBJETIVO:

Eliminación total o parcial de un disolvente presente en un sólido

EQUIPOS:

Normalmente, se pondrá en contacto el producto a secar con aire caliente no saturado

Page 45: 1-Operaciones Unitarias-12

')����

Secaderos de bandejas

SECADOSecaderos de evaporación súbita o atomizadores

(spry driers)

Page 46: 1-Operaciones Unitarias-12

')����

Secadero Rotatorio

SECADOSecaderos rotatorios

Page 47: 1-Operaciones Unitarias-12

2-���-�

2"� �������

:�6������ �

0����

����� �

O.U.T.M. y E. que consiste en reducir el contenido en agua de un alimento mediante el aporte de calor (cocción)

);�-�'�<%�����" ������������������������������ � �!�#"������������������������"��" �������8 �������� ��������������������� ������������� ��" ������� ���4����"������ "���

� � ��

���� ������ ���

��� ������� ������� ������

�� ����� �

���������� ��

�� ���

�!�������� ����� �

�!�������������

�!�������"�#���� ���#��� �

�!�����������

$

Page 48: 1-Operaciones Unitarias-12

LIOFILIZACIÓN (CRIODESHIDRATACIÓN)

DEFINICIÓN: Caso especial de secado mediante la eliminación de agua de un sólido por sublimación.

El producto a desecar se congela y, posteriormente, sublima el hielo formado (vacío).

VENTAJAS:

� Detención de procesos bioquímicos (congelación)

� Mejor conservación aromas y sabores

� Gran porosidad y solubilidad del producto

LIOFILIZACIÓN (CRIODESHIDRATACIÓN)

Page 49: 1-Operaciones Unitarias-12

El transporte de C.D.M tiene lugar cuando contactan dos fases o zonas de un fluido cuado circulan a distinta velocidad

La viscosidad hace que las velocidades tiendan a igualarse. El rozamiento provoca pérdidas de energía mecánica que se transforma en calor.

OB DE TRANSPORTE DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO (C.D.M)

� CIRCULACIÓN INTERNA DE FLUIDOS:- Transporte de fluidos por el interior de conducciones

� CIRCULACIÓN EXTERNA DE FLUIDOS:- Fluidización - Transporte neumático- Filtración

� MOVIMIENTO DE SÓLIDOS DENTRO DE UN FLUIDO:- Sedimentación - Clasificación hidráulica- Flotación - Centrifugación- Agitación y mezcla de líquidos

���2���� ��� ����� � ����� �������������� �

��-������<%��%�)-%���)�2�����'

Esquema de una bomba

Bomba desplazamiento positivo

Page 50: 1-Operaciones Unitarias-12

���2��#"����� ����� � ����� �������������� �

��-������<%��%�)-%���)�2�����'

Bomba engranajes

B. Arquímedes

Bomba peristáltica

2�����=���<%

O.U.T.C.M. que consiste en poner en contacto un gas y un sólido formado de partículas con la mayor superficie de contacto posible y con la mayor transferencia de materia posible, ya que las partículas del sólido están suspendidas en el gas.

Evolución del lecho de partículas al aumentar el caudal de gas

Page 51: 1-Operaciones Unitarias-12

2�����=���<%

Instalación de fluidización

�-�%'&�-�)�%)�$>����O.U.T.C.M. que consiste en arrastrar un sólido granulado mediante aire.

Page 52: 1-Operaciones Unitarias-12

2���-���<%O.U.T.C.M. que consiste en la separación de un sólido en el seno de un fluido mediante la retención de las partículas en una malla filtrante

Filtro prensa de marcos y placas

2���-���<%

Filtro Rotatorio

Page 53: 1-Operaciones Unitarias-12

<����������

'��"�������"���'��"�������� ����

������ �

O.U.T.C.M. que consiste en la aplicación de una presión superior a la presión osmótica a una solución con el objetivo de que el disolvente atraviese la membrana semipermeable.

<����������

&�����

��� ���

'��"�������� ���� '��"�������"���

Page 54: 1-Operaciones Unitarias-12

<����������

'��"�������� ���� '��"�������"���

������ �

<����������Cartucho espiral de ósmosis inversa

Page 55: 1-Operaciones Unitarias-12

')��$)%����<%O.U.T.C.M que consiste en la separación de un sólido del seno de un líquido aprovechando la diferencia de densidades entre las dos fases presentes.

Esquema sedimentador

Separador de aceite y agua

')��$)%����<%Sedimentador

Page 56: 1-Operaciones Unitarias-12

���'�2�����<%�1��->�����O.U.T.C.M que consiste en utilizar agua con el objetivo de separar una mezcla de sólidos en fracciones diferentes, según su forma, tamaño y densidad

2������<%O.U.T.C.M que consiste en la separación de partículas sólidas de un líquido mediante el recubrimiento con burbujas de aire

Page 57: 1-Operaciones Unitarias-12

�)%�-�2�J���<%O.U.T.C.M que consiste en la separación de dos fases de densidad similar creando un campo de fuerza centrífuga mediante un sistema mecánico de rotación

�Centrifugación: Separación de un sólido suspendido en un líquido mediante una malla filtrante cilíndrica sometida a un giro rápido

�Sólidos: quedan retenidos en la malla. Vaciado por rascado automático

�Aguas madres: atraviesan la malla con el sólido retenido

�)%�-�2�J���<%

Ciclón:Separación de un sólido suspendido en un gas mediante la aplicación de una fuerza centrífuga aprovechando la energía cinética.

Page 58: 1-Operaciones Unitarias-12

�J�����<%�!�$)=���+��#"���,

O.U.T.C.M que consiste en mejorar el contacto de los componentes de una mezcla líquida

%� &�

'�

(�

)�

*�

% �

Agitador de hélice Agitador de turbina

Agitador helicoidal

OBJETIVO: Acondicionamiento de las materias primas para que tengan el tamaño y presentación adecuados para posteriores tratamientos

OU COMPLEMENTARIAS

� TRITURACIÓN Y MOLIENDA (reducción de tamaño)

� TAMIZADO (separación por tamaño de partículas sólidas)

� MEZCLA DE SÓLIDOS Y PASTAS

� ALMACENAMIENTO DE MATERIALES

Page 59: 1-Operaciones Unitarias-12

���2���� �������� ����

�-���-���<%�!�$���)%��

O.B.C. que consiste en la reducción del tamaño de los elementos en que se presenta un sólido mediante esfuerzos de compresión, impacto, corte, cizallamiento y fricción

Trituradora de mandíbula Trituradora rotacional

TRITURACIÓN

Page 60: 1-Operaciones Unitarias-12

�-���-���< ��$���)%��

� Bolas

� Barras

� Martillos

Trituradora de rodillos

� Molinos: fricción e impacto con elementos móviles en el interior.

�-���-���< ��$���)%��

Molinos

BolasMartillos

Page 61: 1-Operaciones Unitarias-12

��$�=���

)#"�������"������

O.U.C. que consiste en la separación por tamaños de las partículas de una mezcla sólida

��$�=���

����������� ���� �"�

Page 62: 1-Operaciones Unitarias-12

$)=���������'<����'O.U.C. que tiene por finalidad la obtención de una mezcla de s�lidos granulares de composici�n homog4nea a partir de dos o m8s componentes

� �

$�������������"���

��+��� �� ����,���+���-. %�+������

$)=���������'<����'

$��������������� ���

����� �

��������� ���������

Page 63: 1-Operaciones Unitarias-12

OBJETIVO: Distribuir de forma distinta los átomos de unas moléculas (reactantes) para formar otras nuevas (productos) a través de una reacción química

EQUIPOS: Reactores químicos

OPERACIÓN BÁSICA QUÍMICA

FUNCIONES DE LOS REACTORES QUÍMICOS� Asegurar el contacto o modo de flujo de los reactantes

� Proporcionar el tiempo de contacto suficiente

� Permitir las condiciones (presión, temperatura, concentración, ..) para que la reacción tenga lugar en el grado y velocidad deseadas

���I"�������-�������I"�����

Reactor tanque agitadoModelo de flujo de mezcla perfecta

Reactor tubularModelo de flujo en pistón

Page 64: 1-Operaciones Unitarias-12

��������-��� ���

Biotecnología�2���� ������!��" ������.���#"����� ��������� ����&�!��

�-��� �������������� �����

• Reactor tanque agitado

• Reactor tubular

• Reactor de lecho fijo

• Reactor de lecho fluidizado

• Hornos rotatorios

• Reactores fotoquímicos

• Reactores electroquímicos

-��� ���I"�����

Page 65: 1-Operaciones Unitarias-12

�8�������'� �������&�����

�������� ��������������&-��)'�

) "������ ���������

������ ��3������5$ �/��������

�8�������'� �������&�����

)�� � "���� ��� ��� ������ �� ������� ���� �� ��� "��8���� �� ���������� � ���� ���� � ��� ���#"�� �� ���������������� ��� �� ������ ��� ����"� �� �� ����� �� ��������� �"����������������������� ����������!������������������������

$� ���������� &���"� �&-��)'�

�:M)��0�

Page 66: 1-Operaciones Unitarias-12

�8�������'� �������&�����

��� ������� �� � ���� ��� ������� ���"!�� "�� ����� ���"�� ������������ ��������

������ "�� ���� � 8 �� � "���� ����"� �#"���� +���������"� ����,��� ���������������������

�)���8�������� �����������������"������ �������"�� "����������"�����������"��������� �!�"���������

�8�������'� �������&�����

�)����������� ������"���������������������������� ������������"��������"�� ��������������

��������� �������� �� ��� ������� ��� ����� � ����������� "� ���� � ������ � �� ��� � �� �������� �������� �� ��

Page 67: 1-Operaciones Unitarias-12

�8�������'� �������&��������������� ������������������������"� ����������� ������8����������� �"� "����� ��8 ����#"������� ��������������� ��������� ����"��� ����� �������� ��� ����� ������� ��������������� �����

�)��� "������������ ��/"������������� �������� ����� ����/��� ��� �� ���� ��������� !� ����� ����"������ ����8 � ���� ���� ��� ������� ��� ��� ��������� #"�� ����� �� ���� ����������

�)�� �� �������� �� #"�� ��� ��������� ����� ��� ��������� ����������

�8�������'� �������&������&���� ��������� ��� �8�������"� ������ �� ������ ������� ��"���������� ��8 ����

���� �������� ��� ������� �� ��8 ���� �� �� ���� ��� #"4 ������ �������� ���������������"� ���

�'����������"����"����� ����������

��� "���� � � ��� ��� ������������ ��� ��������� � �����"������������������ ����������������������"����������������������������8�����

Page 68: 1-Operaciones Unitarias-12

$������������ ����&������ ��� ��� ����� �� ���� ������� �� ��8 ���� �������� �� ���� ��� ��� ���� ��� ������� !� ������ ���������������������"����������

���������� ���������"�������� ��������� 4 ���(���"� �������"��� "����������

����������������" �������.

�2����������� +3��/��%����5,

�-����� ������+3��/������5,

$������������ ���

�'�� "���� ����� � ���� �� "�� ���� ����� "�� ��/�������

�$���� �� ������� ����������� �� ��������� �������������*���� +� �����!������,��������������+���������!���"�"�����,

�%�� �� ���� �� �"� �� ��� �������� � ���� ����� ���

�$������2����������� +3��/��%����5,

Page 69: 1-Operaciones Unitarias-12

$������������ ���

�'�� "���� ����� � ���� �� "�� ���� ����� "�� ��/����������3�������5�

����������������������������� ������#"����"���������� ������"�� ���

�$������-����� ������+3��/������5,

&�� ����� ��$ ������$ � ��8 ���

� :������ )�"������������������� )�"���������� ���� -������������#"�������� )�"�����������������������������

'������� �������"� �.�

'�� �� ���� "� ��/" �� ��� ��"������ !� �*������� #"���������� ��� ������ ���� �� ���� � ���� �� "�� ��� ������������ ��� ������ �� ��������� #"�� � ������� �� ���������

Page 70: 1-Operaciones Unitarias-12

-���"����$ ������$� ��8 ���

'������ ������- ��"�����

)*� ����' ������������������

G '�N�- &��������������� ������������� �����"����"����

G '�E�- '��"����7����+� ������ �������,

G '�O�- ���� ����"�����+� ������� �������,

)*� �����2 E��'�P -����������������������6�

-���"����$ ������$� ��8 ���J������������� ��

��� ������ ��� ����� ��� ������ ��� 7����� ������������ ��� ���6� #"�� �� ����� ����������� ������� ����������� ���

��� ������� ��� ��� ��������� ��� ���6�� �� �����������#"���� ����� ���������

���

����

����

����

����

����

/���� ���

���01�������

2�� �+�����

���01������3�

) +������

���4�����

Page 71: 1-Operaciones Unitarias-12

-���"����$ ������$� ��8 ���

$��)������%�����$��)�����

�)�)-$�%���

-����������������� �0������������ ����+�-�,

0��������������6��+'�( -,'

&��8�� ��0��������������������+�� �,

0���������������� �0���������������� �

:�����)��� "���"��������������9���������9���� "����

���

����

�+���

����

�=��

����

������ �

�����5������

������������

����5�����

�������� �

���5��������

( ) 4��6�/�� +=

���

���

+���

���

=���

���

+���

���

#��# �������

���5��������

#��# �������

�����

���5��������

#��# �������

��

���5��������

#��# �������

�����

���5��������

����� ������ �������� ���������

Page 72: 1-Operaciones Unitarias-12

:������$ � ����

( )

�����

�� �

� += �

=

�� E����������������� � ��� E���������������������� � � �����"�������� �������� E�����"������������� � � ����������� � ��

������� ��#"��� ������ ���������� ��#"��������� ����

������������� 4�������������"�������Q�F Q���F

Componentes: 1 < i < p

Reacciones: 0 < k < R

Corrientes(+)0 < j < n

E1

E2

En

S1

S2Sn

A

G

Corrientes(-)0< j < n

:������$ � ����

Page 73: 1-Operaciones Unitarias-12

�4��������J������������������� ������������������ +��,0���������������� ���������"�����������"��������"�������� �������������������������

��

��� =

'�� ��� ���������� ��� �������� �� �� � �� �� ���� ������"�������� ���.

�� =

:������$ � ����:����� �������������� � �

( )� +=

=�

� ����

���

��

Page 74: 1-Operaciones Unitarias-12

:������$ � ������� ��'"�� ���������� ������������� �

�=

=�

���

�=

=�

�� ���

( )��

==

+=�

� �������

��

��

:������$ � �����������"�����

� ������ � :������������

( )��

==

+=�

� �������

��

��

( )� +=

=�

� ����

���

��

Page 75: 1-Operaciones Unitarias-12

:����������� ��������$ ������ �

� E���� ��������������� ��+� E� !�,

�/ E�0��������������������� ��/

�/ E�'������ �������

" E�2"�����#"���/��������� �������������* �����

��==

−+−=�

��

�� ���������

��

��

Componentes: 1 < i < p

Reacciones: 0 < i < R

Corrientes(+)0 < j < n E1

E2

En

S1

S2Sn

A

G

Corrientes(-)0< j < n

:�������)�����

��

��

Page 76: 1-Operaciones Unitarias-12

:������)�����

�&���� ��������.

� ������ "��������������� ��#"��� ���!���������������������������������"����������������������������������������������������

)%)-JR� �������������&���"���� ����/�

:������)�����

��������������.� )������� ����+�,� )�������� ������+φφφφ,� )��������4 ����+S,� ������+I,� �����/��+T ,

� �φφφφ �S

I �T

2"��������� ���

�����������������"��������������

Page 77: 1-Operaciones Unitarias-12

:������)�����( ) ( )������ �������������������� =

��"�����8���������������� � ������������������������������� �����

������#"����������� ��� �/�����������������������

���������4 ��������"�����������

��������� ����������"����������� � ���

�������� ��������"������������ 7

�φ7

�!7

( ) ( ) �� +++++=++�

���

���� ���! �����

! � 777 φφ��

:������$ ��������������)�����

� ������������������� �� 4����� �������"������������� +�� ����,.

MF T �������������Q���F�

( ) ( )� ++++=++�

���� !"�����

! � 777 φφ��

Page 78: 1-Operaciones Unitarias-12

( ) ( ) ( )���=

=

=

=

=

=

∆−−+++=− �#

#

##

��

� � "�""�����

$��

��

""�

8

9

8 �

9

::

9

777-,��

:������$ ��������������)�����

�4�����-��� ���

-� ������������"������� ������

:������������������������������ 4��������� ���

:���������)������$ ��8���

∆ 7�!�+ 7�φ ( )+ 7����$$�

$� − 7���+ 7���% = 8

)�"��������:)-%�����

������. MFQ�

Page 79: 1-Operaciones Unitarias-12

:���������)������$ ��8���

��&

$'�

(

�%

77;

; �

=++∆+

)�"��������:)-%�����

)�"���������0��������)�"������ ��� ���������� ��� ���������� ����� ���� ������������ ��������������� �

�<�� ����

�#������������=����>�����%�� ��� =

( ) ( )

#

����#)

�8

8

−=−=$� ����

�����( ) ( )

**** +

�8

8

−=−=

Page 80: 1-Operaciones Unitarias-12

)�"���������) ���

%�������� ����� ������� ��� ��������� ��� ��������� �� ��������� ��� "� � ���� +����� � ������ "�� ����"�� ����� ����� �H,�!��� ��������*�������#"���������

-�����������)#"�������

�)� ��� ������ �� ���� ��� ��������� � ������������� ���������� �� �"���� ��������� ����������������

�)�����" ������#"��������������� �����������������������

�&���� #"�� �"���� �*� ��� ���������� ������������ � �� ����� ������� �� ������������/���������#"�������

Page 81: 1-Operaciones Unitarias-12

)�"���������0������������-������

�:"�����������������������#"���������� ���������

��� �����*����������������������������������

( )�%#� =

���

����

� −=�*

��!# �?#8

���*

��!� ��

����

� −= �?#8

) "�������������� �����"��������" �����?@A:��*��CDA:��*

������� ���� ��������<������������ ��@BA:��*!��� �"�������������������� ��CDA:��*

� '� ������������������������� �� '� ������������������������� ����������������������� )�������������7� ��������� ��+����� � ����� �H ,� �������� �����

� ���������������� ���� ����������������� ��8 ����!������������� ���������"�������� ����

� ����������� ���������������"���������������� ���� )�����������/���������� ��� ��������

Page 82: 1-Operaciones Unitarias-12

���� �����)�������������������� ��8 ������� �������������������"�����"����)������������� ���"������ ������������

���� ����������"��� )������������������������� ����"��������� #"������������ 8 ��������

� &�������� ��+$ �������,� 2��������1$2� :"������4 ��������������������������!�1$2� 2�/������ ��������� �� ���� ���������"������"���������������!F�����1$2

���� �����)������������������������������ ��8 �������������������#"����������������

&�����������" �

�δ

�D

'��"����%��1

� ���������������� ����

� -������� �� ��� "��������� ��������������������" �

Page 83: 1-Operaciones Unitarias-12

���� �����

���������������$ � ����

� -������������"��������

( )��#) � −= 8

� �#� =@@

&����� E�? ( ) �#��#�) �� =−== 8@@

( )

���� ##

#

#

���)

����@@ 88

+==−==

$"����J������UUU

������V �����"�����