Operaciones básicas – Ingeniería Química. Transferencia de materia

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Aunque el número y variedad de procesos industriales químicos es muy elevado, podemos esquematizarlo de la siguiente manera:

proceso industrial

Con esta simplificación, la ingeniería química puede estudiar el elevadísimo número de procesos industriales estudiando un número limitado de operaciones básicas. Cualquier proceso industrial se puede representar de forma muy similar al esquema anterior.

En los procesos industriales aparecen una serie de etapas u operaciones básicas (pulverización, secado, cristalización, filtración, evaporación, etc.) que se repiten y que tienen una forma de cálculo similar. El estudio de estas operaciones básicas forma una parte importante de la ingeniería química y las cuales vamos a ver a continuación.

Las operaciones básicas pueden ser continuas, discontinuas y semicontinuas:

  • Continua (régimen estacionario): sin alteraciones, sin paradas, invariable en el tiempo, se dice que una operación es continua cuando la entrada y salida de materia es continua.
  • Discontinua (régimen no estacionario): existe un periodo de alimentación, de transformación y de descarga.
  • Semicontinua (no estacionario también): hay algunas corrientes de entrada y de salida continuas, el resto será con pausas.

operaciones básicas

En cada operación básica podemos cambiar las condiciones de la materia de una o más de las siguientes formas:

tabla ob

La fuerza impulsora es la diferencia entre las condiciones actuales y las condiciones de equilibrio. Las operaciones básicas estudian la cantidad de propiedad transferida por unidad de tiempo y área.

Fuerza Impulsora / resistencia = cantidad propiedad transferida / Unidad tiempo y área

Tipos de operaciones básicas

Operaciones básicas controladas por la transferencia de materia

Destilación: Se produce la separación de dos o más componentes de una disolución líquida mediante evaporación parcial de la mezcla aprovechando la diferencia de sus presiones de vapor (volatilidad). Puede ser de dos tipos, simple (sin reflujo) o rectificación (con reflujo).

destilación

Absorción: Consiste en poner un gas en contacto con un líquido para que se disuelva en el líquido para que se disuelva en el líquido determinados componentes del gas. Puede ser una absorción física (disolución) o química (disolución y reacción).

absorcion

Desorción o desabsorción: retirar componentes gaseosos de un líquido haciendo circular un gas.

Extracción: consiste en la disolución de uno o varios componentes de una mezcla líquida-líquida (extracción) o sólida-líquida (lixiviación) en un disolvente selectivo.

extraccion

Adsorción: consiste en la eliminación de algunos de los componentes de una fase fluida mediante un sólido que lo contiene, ocurre de una manera muy superficial y se unen a ese sólido por fuerzas de Van der Waals o por enlaces fuertes.

  • Van der Waals: fisisorción (mediante carbón activo por ejemplo).
  • Enlaces fuertes: quimisorsición (mediante gel de sílice se adsorbe la humedad).

adsorcion

Intercambio iónico: consiste en la sustitución de uno o varios iones de una disolución por otros que forman inicialmente parte de la estructura de un sólido que la denomínanos resina del intercambio iónico.

intercambio ionico

Osmosis inversa: se hace pasar un disolvente desde una disolución concentrada a otra más diluida a través de una membrana semipermeable mediante un gradiente de presión y concentración.

osmosis

Os recomiendo que consultéis la bibliografía ya que podréis ver fotos de las unidades donde se llevan a cabo las operaciones básicas, características, principios de diseño y utilidades.

Bibliografía

Universidad Técnica de Manabí. Análisis de Procesos: Operaciones Unitarias. [Consulta: 16/02/2014]. Disponible en: http://www.sisman.utm.edu.ec/libros/FACULTAD%20DE%20CIENCIAS%20ZOOT%C3%89CNICAS/CARRERA%20DE%20INGENIER%C3%8DA%20EN%20INDUSTRIAS%20AGROPECUARIAS/04/OPERACIONES%20UNITARIAS%202/OperacionesUnitarias.pdf

– Universidad de Jaén. Material Docente Multimedia en las Áreas de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente. [Consulta: 16/02/2014]. Disponible en: http://www4.ujaen.es/~ecastro/proyecto/index.html

– Universidad de Castilla-La Mancha. Tema 2: Concepto de operación básica. [Consulta: 16/02/2014]. Disponible en: http://www3.uclm.es/profesorado/giq/contenido/fund_quimicos/Tema_2.pdf

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