UNIVERDIDAD ESTATAL DE GUAYAQUILFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICACARRERA DE INGENIERIA QUIMICA

Operaciones unitarias

Materia:Operaciones unitarias(402)

Presentado por:Quiroz Villacreses Jos

Docente:Ing. Luis Bonilla, Msc

Curso:4to A

INDICEINVESTIGACION #13Definicin de Operaciones Unitarias:3Definicin de procesos unitarios:3Transporte de fluidos:3Transferencia de calor:3Generadores de Calor (Caldero):4Evaporacin:4Humidificacin y deshumidificacin:5Absorcin de Gases:6Extraccin lquido-lquido:6Lixiviacin:6Adsorcin7Destilacin:8Secado:9Mezclado y Agitacion:10Tamizado:12Sedimentacin:13Filtracin:14Cribado14Cristalizacin:15Centrifugacin:16Molienda17Manejo de productos:17INVESTIGACION #218

INVESTIGACION #1Definicin de Operaciones Unitarias:Son la base de la industria qumica y de transformacin de materiales y puede definirse como un rea del proceso o un equipo donde se incorporan materiales, insumos o materias primas y ocurre una funcin determinada, son actividades bsicas que forman parte del proceso.Definicin de procesos unitarios:Es en donde se presentan los fenmenos fsicos y en algunos casos qumicos, y son los cambios qumicos que ocurren en el reactor o reacciones qumicas como oxidacin, nitracin, polimerizacin, reduccin, esterificacin, etc.

Tipos de operaciones unitariasTransporte de fluidos:El transporte de slidos suele pasar primero desde la zona de almacenado a la tolva de descarga, y finalmente al equipo de proceso. Si el slido tiene un precio unitario bajo y es inalterable a la accin de agentes atmosfricos y se procesa en grandes cantidades, se suele almacenar en grandes pilas a la intemperie o en hangares sin mucha proteccin.Un silo es una estructura con diseo cilndrico para almacenar slidos. Suelen ser de madera, hormign o acero inoxidable. Los ms habituales en la industria son los silos de torre. La descarga suele realizarse desde la parte superior, bien con transporte neumtico bien con elevadores de cangilones y cinta transportadora.Industria Alimenticia y petroqumica.Transferencia de calor:Cualquier aparato diseado para trasmitir la energa calorfica desde un medio (gas o liquido) hacia otro medio es denominado Intercambiador de calor. En el Intercambiador de calor, el calor es transferido desde el medio caliente hacia el medio fro por conduccin y conveccin, y algunas veces por radiacin en el caso de gases. Una condicin para la transferencia de calor es que exista una gradiente de temperatura entre los dos medios.El tipo ms simple de intercambiador de calor consta de dos tubos concntrico de dimetros diferentes, llamados intercambiadores de doble tubos. Donde un fluido circula por el tubo interior y el segundo por el espacio anular comprendido entre las tuberas interior y exterior.Usado en la industria de transformacin alimentaria, en particularpara los productos de mayor viscosidad.Generadores de Calor (Caldero):Las calderas de vapor son unos aparatos en los que se hace hervir agua para producir vapor. El calor necesario para caldear y vaporizar el agua pude ser suministrado por un hogar, por gases calientes recuperados a la salida de otro aparato industrial (horno, por ejemplo), por el fluido refrigerador de una pila atmica, por irradiacin solar o por una corriente elctrica. Cuando el calor es suministrado por el lquido caliente o por vapor que se condensa, se suelen emplear otras denominaciones, tales como vaporizador y transformador de vapor.Un generador de vapor es una mquina o dispositivo de ingeniera, donde la energa qumica, se transforma en energa trmica. Generalmente es utilizado en las turbinas de vapor para generar vapor, habitualmente vapor de agua, con energa suficiente como para hacer funcionar una turbina en un ciclo de Rankine modificado.Industria aceitera, de almidn, metalrgica, qumicaEvaporacin: Es un proceso fsico que consiste en el paso lento y gradual de un estado lquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido energa suficiente para vencer la tensin superficial.Permite laseparacin de una mezcla lquida, generando a partir de la misma, por ebullicin, un vapor integrado por los componentes ms voltiles de aquella.La evaporacin se da a cualquier temperatura y mientras esta sea ms elevada se produce ms rpidamente. Por lo cual no es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullicin.Tipos de evaporadoresLos diferentes sistemas de evaporacinson: Evaporadores de Pelcula descendente Evaporadores de Pelcula Ascendente Evaporadores de Circulacin forzada Evaporadores de Placa Evaporadores CompactosAplicaciones Concentracin de producto. Ejemplo obtencin de la meladura en la industria azucarera.

Humidificacin y deshumidificacin:La humidificacin es una operacin unitaria de transmisin simultnea de materia y energa la cual, al poner en contacto aire seco y fro con agua caliente se transfiere vapor de agua desde el lquido hacia aire, debido a que la presin parcial del vapor de agua en el aire es menor que la que le correspondera en la saturacinLa Deshumidificacin es una operacin que consiste en reducir la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa, mediante una condensacin parcial del vapor, que se separa.La aplicacin de la humidificacin y deshumidificacin es en el acondicionamiento de aire y en el secado de gases. Un aspecto de inters relacionado con esta operacin bsica es el enfriamiento de aguas despus de un proceso industrial.Los equipos que utilizamos en la Industria para llevar a cabo la Humidificacin son las llamadas Torres o Columnas de Enfriamiento.

Absorcin de Gases:Es la operacin unitaria que consiste en la separacin de uno o ms componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente lquido con el, cual forma solucinEl equipo utilizado son las columnas de absorcin no necesitan ni condensador ni caldera. Un diseo muy utilizado consiste en emplear columnas vacas en las que el lquido entra a presin por un sistema de ducha ubicado en la parte superior, haciendo que el mismo se pulverice, mientras que el gas rico circula en sentido contrario. Este diseo se conoce como torre de pulverizacin.

Su aplicacin se da en la remocin de gases ideales.Extraccin lquido-lquido:La extraccin lquido-lquido o extraccin con solventes es una de las operaciones unitarias ms comunes en la ingeniera qumica para separar mezclas homogneas lquidas. Consiste en poner en contacto dos lquidos inmiscibles, a uno de los cuales se le desea extraer uno o varios componentes.En una operacin de extraccin lquido-lquido se denomina alimento o alimentacin a la solucin cuyos componentes se desean separar, disolvente de extraccin al lquido que se va a utilizar para separar el componente deseado, refinado a la alimentacin ya tratada y extracto a la solucin con el solutoEl equipo que se utiliza en este tipo de operacin unitaria tiene como objetivo crear el rea de contacto ms extensa posible entre las dos fases. La razn para promover la formacin del rea interfacial se debe a que la transferencia de masa entre las dos fases lquidas es proporcional al rea interfacial.Se utiliza en la industria alimenticia.Lixiviacin:Extraccin slido-lquido, es un proceso en el que un disolvente lquido pasa a travs de un slido pulverizado para que se produzca la elucin de uno o ms delos componentes solubles del slido.Los equipos de la lixiviacin se clasifican en: Lixiviacin agitada del slido. Cuando el slido se puede moler hasta cerca de 200 mallas (0.074 mm) Lixiviacin en lechos fijos. Este equipo se usa en la industria del azcar de remolacha, en laextraccin de taninos de corteza curtiente, en la extraccin de productos farmacuticos decortezasy semillas, y en otros procesos. Lixiviacin con lechos mviles. Existen varios dispositivos para lixiviar a contracorriente enetapas, en los cuales el lecho o etapa es mvil en lugar de fijo.

Es usada en la industria de procesos biolgicos y alimenticios, puesto a que, muchos productos se separan de su estructura natural original por medio de una lixiviacin lquido-slido

AdsorcinLa adsorcin, se define como la acumulacin de materia en una superficie (slida o liquida), es muy diferente de la absorcin, que se realiza en todo el volumen.Tipos de adsorcin:1.- Fisica : la especie adsorbida) conserva su naturaleza qumica2.- Quimica: la especie adsorbida sufre una transformacin para dar lugara una especie distinta.Aplicaciones en las que se emplea ste proceso de adsorcin comoseparacin son: purificacin de agua, tratamiento de aguas residuales, quitarolores, sabores o colores no deseados

Equipo:Secador de adsorcinEl principio de los secadores de adsorcin sin calor por regeneracin mediante el aire de purga, se basa en la propiedad fsica del disecante adsorber y des adsorber el vapor de agua.El secador consta de dos torres de secado, una de las cuales est en servicio de secado mientras que la otra est en tratamiento de regeneracin, aprovechando un pequeo porcentaje de aire seco extrado de la corriente de salida que se deriva a la torre de regeneracin, y arrastra al exterior la humedad retenida en los microporos del adsorbente, dejndolo finalmente regenerado.

Destilacin:La destilacin es la operacin de separar, mediante evaporizacin y condensacin, los diferentes componentes lquidos, slidos disueltos en lquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullicin de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullicin es una propiedad intensiva.Entre los mtodos de aislamiento y purificacin de sustancias destaca por su sencillez la destilacin, en sus mltiples variedades: A presin atmosfrica, destilacin fraccionada, a vaco o por arrastre de vapor, cada una de ellas con un campo de aplicacin.Aparatos empleados en la destilacin- Columnas de destilacin: recipientes cilndricos, verticales, con una entrada lateral por la que se introduce la alimentacin.Columnas de platos (contacto por etapas): los platos retienen una cierta cantidad de lquido en su superficie de manera que se hace borbotear el vapor que procede de la caldera y as se produce un buen intercambio.- Columnas de relleno: es una forma alternativa de poner en contacto el vapor con el lquido. Para ello suele tener una pequea relacin dimetro-altura.

Secado:Se refiere a la eliminacin de agua de los materiales de proceso y de otras sustancias. El trmino secado se usa tambin con referencia a la eliminacin de otros lquidos orgnicos, como benceno o disolventes orgnicos, de los materiales slidos.Secadores de calentamiento directo Secadores de bandejas con corriente de aire. Secadores de lecho fluidizada. Secadores de tnel. Secadores Sprays o por atomizacin. Secadores rotatorios. Secadores horizontales. Secadores de flujo transversal. Secadores ciclnicos. Secadores neumticos. Secadores de tipo turbina. Secadores de cama chorreada. Secadores de cama vibratoria. Secadores de cama fluidizada.Secadores de calentamiento indirecto Secadores de bandejas al vaco. Secadores pro congelacin. Secadores de bandejas a presin atmosfrica. Secadores de tambor rotatorio. Secador solar.En la industria de alimentos, se utiliza el secado, para deshidratar componentes naturales, como legumbres, especias, que van en el producto final, para ello, se utilizan grandes hornos, de cero a 150C.

Mezclado y Agitacion:La operacin de mezclar implica una grandsima variedad de maquinaria. Como sucede en el caso de otras operaciones unitarias, cuando el proceso se conoce, normalmente se precisa de un nmero relativamente pequeo de tipos de maquinaria y viceversa.Caractersticas de los agitadores para la mezclaLos usos de los agitadores de paletas en hlice son: Mezcla de materiales con viscosidad semejante al agua, an en grandes depsitos. Reacciones o dispersiones con agitacin intensa, hasta 6000 litros. Trabajo de emulsionado, hasta 4000 litros. Lodos o suspensiones, hasta 10% slidos de menos de 100 mallas. Lquidos hasta una viscosidad mxima de 2000 centipoises. Dispersiones de un gas en lquido, nicamente en escala de laboratorio.Los usos correspondientes a los agitadores de turbina son: Mezcla rpida de materiales poco viscosos desde 4 m3 a 400 m3.

Agitacin intensa, tipo dispersin, hasta 40 m3. Reacciones en fase lquida mltiple hasta 120 m3. Lodos o suspensiones hasta 60% en contenido slido. Slidos hasta un tamao de partcula de 10 mallas. Lquidos hasta una viscosidad mxima de 700.000 centipoise (200.000 centipoises con paletas rectas). Lodos fibrosos menos de 5% de contenido en slidos.

El mezclado es usado como una operacin farmacutica cuyo objetivo es conseguir la mxima interposicin entre varios componentes .

Tipos de mezcladoresCaractersticasClases

Mezcladores de flujos o corrientesSe introducen los materiales por medio de una bomba y la mezcla se produce por interferencia de sus flujos corrientes. Solo se emplean en los sistemas continuos o circulantes para la mezcla completa de fluidos miscibles.- Mezcladores de Chorro- Inyectores- Mezcladores de columnas con orificios o de turbulencia- Sistemas de circulacin mixta- Bombas centrfugas- Torres rellenas y de rociado

Mezcladores de paletas o brazosConsisten de una o varias paletas horizontales, verticales o inclinadas unidas a un eje horizontal, vertical o inclinado que gira axialmente dentro del recipiente. De esta manera el material mezclado es empujado o arrastrado alrededor del recipiente siguiendo una trayectoria circular.- Mezcladores de brazos rectos o de paletas en forma de remos- Mezclador de rastrillo- Paletas con lengetas o dedos fijos intercalados- Paletas corredizas- Cubetas giratorias con paletas excntricas- Paletas de doble movimiento- Paletas de movimiento planetario- Batidor o emulsificador- Agitador con elevador por aire- Amasador

Mezcladores de hlices o helicoidalesProporcionan un medio poco costoso, sencillo y compacto, para mezclar materiales en un gran nmero de casos. Su accin mezcladora se deriva de que sus aletas helicoidales al girar empujan constantemente hacia delante. Realiza la mezcla de varios productos en polvo entre s o granulares. Por su construccin y su sistema de funcionamiento estas mquinas tienen varias ventajas sobre otro tipo de mezcladoras, por tener una rapidez de maniobra, obtenindose un perfecto mezclado final.- Hlices como dispositivos para mezclar gases- Hlice con ejes vertical- Hlice descentrada y con su eje inclinado penetrando por arriba- Hlice al costado del recipiente- Hlice en un tubo de aspiracin

Mezcladores de turbinas o de impulsos centrfugosContiene una o varias bombas centrfugas trabajando en un recipiente casi sin contrapresin el material entra en el impulsor axialmente por su abertura central. La turbina puede llevar una corona directriz con paletas curvas fijas (difusores) que desvan esas corrientes tangenciales hasta hacerlas radiales.- Soplante de turbina o ventilador centrfugo- Mezclador Sencillo de turbina- Mezclador de turbina con paletas directrices fijas- Turbodispersador- Absorbedor turbogas

Varios tipos diversos.- Mezclador de Tambor:- El molino coloidal- El Homogeneizador- Votator- Mezclador de conos giratorios

Tamizado:Es un mtodo fsico para separar mezclas, el cual consiste en hacer pasar una mezcla de partculas de diferentes tamaos por un tamiz, cedazo o cualquier equipo con el que se pueda colar. Las partculas de menor tamao pasan por los poros del tamiz o colador atravesndolo y las grandes quedan retenidas por el mismo.Clasificacion de tamizadoMacrotamizado:Se hace sobre chapa perforada o enrejado metlico con paso de partculas alrededor de 0,2 mm... Se utilizan para retener materias en suspensin, flotantes o semiflotantes, residuos vegetales o animales, ramas,... de tamao entre 0,2 y varios milmetros.Microtamizado:Hecho sobre tela metlica o plstica de malla inferior a 100 micras. Se usa para eliminar materias en suspensin muy pequeas contenidas en el agua de abastecimiento (Plancton) o en aguas residuales pretratadas. Los tamices se incluirn en el pretratamiento de una estacin depuradora en casos especiales:

Industrias donde se aplica:1) Industria Harinera2) Industria Salinera3) Industria Azucarera4) Industria de productos qumicos diversos como: separacin de minerales, cidos orgnicos, sales inorgnicas, etc

Sedimentacin: La sedimentacin es una operacin unitaria consistente en la separacin, por la accin de la gravedad, de las partculas suspendidas cuyo peso especfico es mayor que el del agua. Es una de las operaciones unitarias ms utilizadas en el tratamiento de aguas residuales.ClasificacinSedimentacin libreSe produce en suspensiones de baja concentracin de slidos. La interaccin entre partculas puede considerarse despreciable, por lo que sedimentan a su velocidad de cada libre en el fluido. Sedimentacin por zonasSe observa en la sedimentacin de suspensiones concentradas.Las interacciones entre las partculas son importantes, alcanzndose velocidades de sedimentacin menores que en la sedimentacin libre. La sedimentacin se encuentra retardada o impedida. Dentro del sedimentador se desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferente concentracin de slidos y, por lo tanto, diferente velocidad de sedimentacin. Sedimentacin intermitenteEl flujo volumtrico total de materia fuera del sistema es nulo, transcurre en rgimen no estacionario. Este tipo de sedimentacin es la que tiene lugar en una probeta de laboratorio, donde la suspensin se deja reposar. Sedimentacin continuaLa suspensin diluida se alimenta continuamente y se separa en un lquido claro y una segunda suspensin de mayor concentracin. Transcurre en rgimen estacionario.

Las aplicaciones que hay en la industria alimenticia son:

Separacin de aceite-alpehn Clarificacin de jugos en azucareras Separacin de levaduras durante la fermentacin de la cerveza Desfangado y clarificacin de vinos. Clarificacin enzimtica Floculacin de aguas para bebidas refrescantes Tratamiento de efluentes residuales.

Filtracin:La filtracin es la operacin Unitaria en la que el componente slido insoluble de una suspensin slido-lquido se separa del componente lquido haciendo pasar este ltimo a travs de una membrana porosa la cual retiene a los slidos en su superficie (filtracin de torta) o en su interior (Clarificacin), gracias a una diferencia de presin existente entre un lado y el otro de dicha membrana.

Aparatos utilizados en filtracinLos aparatos que se utilizan en filtracin, constan bsicamente de un soporte mecnico, conductos por los que entra y sale la dispersin y dispositivos para extraer la torta. La presin se puede proporcionar en la parte inicial del proceso, antes del filtro o bien se puede utilizar vaco despus del filtro, o ambas a la vez, de forma que el fluido pase a travs del sistema.

La mayora de los filtros industriales operan a vaco o a presin superior a la atmosfrica. Tambin son continuos o discontinuos, dependiendo de que la descarga de los slidos sea continua o intermitente. Durante gran parte del ciclo de operacin de un filtro discontinuo el flujo de lquido a travs del aparato es continuo, pero debe interrumpirse peridicamente para permitir la descarga de los slidos acumulados. En un filtro continuo, tanto la descarga de los slidos como del lquido es ininterrumpida cuando el aparato est en operacin.

Se usa en la industria alimenticia.

CribadoEl cribado es un proceso mecnico que separa los materiales de acuerdo a su tamao de partcula individual. Esto se cumple proporcionando un movimiento en particular al medio de cribado, el cual es generalmente una malla o una placa perforada.Cribas de tambor:La instalacin preferente de las cribas de tambor es directamente sobre las instalaciones de depsito; el modo trabajo, casi esttico, requiere nicamente una fundamentacin (muros) mnima.Cribas giratorias: Las cribas giratorias estn formadas por un cilindro rotativo de chapa metlica perforada o tela metlica; va abierto por uno o los dos extremos y el eje del cilindro es horizontal, o ligeramente inclinado, con lo que le material avanza a medida que gira el cilindro. Son apropiadas para materiales relativamente gruesos.Es usado en la industria qumica,

Cristalizacin:La cristalizacin es una operacin unitaria de transferencia de materia y energa en la que se produce la formacin de un slido (cristal o precipitado) a partir de una fase homognea (soluto en disolucin o en un fundido). La fuerza impulsora en ambas etapas es la sobre-saturacin y la posible diferencia de temperatura entre el cristal y el lquido originada por el cambio de fases.

La cristalizacin tambin es un proceso de separacin lquido en el que hay transferencia de masa de un soluto de la solucin lquida a una fase cristalina slida pura. Un ejemplo importante es la produccin de sacarosa de azcar de remolacha, donde la sacarosa se cristaliza de una solucin acuosa.

Destaca sobre otros procesos de separacin por su potencial para combinar purificacin y produccin de partculas en un solo proceso.Cristalizacin de sacarosa industrias azucarerasLa Industria Azucarera en la actualidad pasa por un perodo donde debe aumentar su competitividad debido a la aparicin de diferentes tecnologas orientadas a la produccin de edulcorantes, muchos de ellos con propiedades atractivas para el mercado del primer mundo.

Perfector: Es un intercambiador de calor tubular que consta de dos cmaras o secciones. La cmara principal consta de tres tubos concntricos, donde por el tubo principal pasa agua de atemperamiento con una temperatura igual al punto de fusin del producto, con el fin de no permitir que el producto se pueda quedar en la superficie interna del nulo por donde va la emulsin. Por el anulo intermedio va la emulsin, este nulo est provisto de unas cuchillas en tefln que raspan el producto solidificado, y permiten realizar una mejor cristalizacin.

Centrifugacin:Es una operacin unitaria en donde se tiene por objeto separar elementos de una mezcla que sea slido-lquido o lquido-lquido debido a la diferencia de densidad, usando el efecto de la fuerza centrfuga. Aumentando el efecto de sedimentacin por gravedad.Clasificacin Centrifugacin diferencial. Centrifugacin zonal o de velocidad de sedimentacin. Centrifugacin Isopcnica. Centrifugacin tubular. Centrifugacin de discos. Filtracin centrfuga. Ultra centrifugacin.

La centrifugacin, al igual que la filtracin es una operacin ampliamente utilizada en la Industria Qumico - Farmacutica. Este proceso utiliza, para lograr la separacin deseada, la fuerza centrifuga que se genera en un recinto que gira.La centrifugacin es aplicable a la separacin slido - lquido y a la separacin de dos lquidos inmiscibles con o sin la presencia de slidos.MoliendaEs una operacin unitaria que reduce elvolumenpromedio de las partculas de una muestra slida.La reduccin se lleva a cabo dividiendo o fraccionando la muestra por medios mecnicos hasta el tamao deseado. Los mtodos de reduccin ms empleados en las mquinas de molienda son compresin, impacto, rotamiento de cizalla y cortado. Las principales clases de mquinas para molienda son:A) Trituradores (Gruesos y Finos).1. Triturador de Quijadas.2. Triturador Giratorio.3. Triturador de Rodillos.B) Molinos (Intermedios y Finos).1. Molino de Martillos.2. . Molino de Rodillos de Compresin.3. Molinos de Friccin.a) Molino de Tazn.b) Molino de Rodillos.3. Molinos Revolvedores.a) Molinos de Barrasb) Molinos de Bolas.c) Molinos de TuboC) Molinos Ultrafinos.1. Molinos de Martillos con Clasificacin Interna. 2. Molinos de Flujo Energtico.3. Molinos Agitadores.D) Molinos Cortadores y Cortadores de Cuchillas.Se usa en la industria cementera.

Manejo de productos:Un gran porcentaje de los alimentos que se producen son vendidos como productos slidos. En alguna etapa del proceso productivo existe alguna operacin unitaria que involucra el manejo de slidos, por lo tanto el conocimiento acerca de sistemas particulados es de suma importancia para los ingenieros que trabajan en industrias de alimentos.

INVESTIGACION #2Smbolos usados para representar equipos en determinados procesos usado en diagramas de flujos

Bibliografahttp://proindusitriales.blogspot.com/2013/05/cristalizacion-lacristalizacion-es-un.htmlhttp://es.slideshare.net/JuanRaValadezRosales/filtracion-en-la-industria-alimenticiahttp://procesosbio.wikispaces.com/Sedimentaci%C3%B3nhttp://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/operaciones-y-procesos/materiales/BLOQUE2-OyP.pdfhttp://www.academia.edu/6412443/SIMBOLOGIA_OPERACIONES_UNITARIAShttp://es.slideshare.net/vitoly12/operaciones-unitarias-16048476http://www.fisicanet.com.ar/quimica/industrial/ap08_operaciones_unitarias.php

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