Examen Operaciones Unitarias

Examen de Operaciones Unitarias

1. (25%) Para concentrar una solución diluida, se utiliza un evaporador de una sola etapa. La alimentación entra con un flujo másico m1, a una temperatura T1 y entalpia H1 . En la sección de intercambio de calor entra una corriente de vapor saturado m2 , a una temperatura  Ts  y entalpia Hs. El vapor condensado sale en forma de pequeños chorros con un flujo másico m3 y su entalpia es Hc. La solución del evaporador está completamente mezclada, el producto concentrado que sale a un flujo másico m4  y la solución del evaporador tienen la misma composición y temperatura T2, que corresponde al punto de ebullición de la solución. La temperatura del vapor también es T2, ya que se encuentra en equilibrio con la solución en ebullición y su flujo másico es m5. La presión en el evaporador es P, y es la presión de vapor de la solución a T2.  Las entalpias del producto concentrado y del vapor generado son respectivamente, HL y HV .Al respecto se pide:

1. Realizar un diagrama para esta situación, en el que se muestre el evaporador de efecto simple o de una sola etapa con todas las corrientes de entradas y salidas, y las sus respetivas condiciones de operación descrita en forma genérica.

1. Formule las ecuaciones que describen el balance total de flujos de masas y de calor para esta situación. Indique supuestos utilizados para estas formulaciones.

Respuesta:

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1. (25%) Describa y muestre con imágenes los diferentes tipos de  secadores  que  se utilizan en procesos industriales  en Chile, indicando para cada uno de ellos brevemente,  sus principales características de diseño y operación, y dé ejemplos de procesos o tipos de productos que se obtienen al utilizar estos equipos.

Respuesta:

1. Secado de membrana: Los secadores de membrana son equipos sencillos, silenciosos, su consumo de energía es bajo y no tienen partes móviles. Además de eliminar agua, una membrana también puede separar los componentes de un gas gracias a las diferencias en el tamaño molecular y en la solubilidad del gas. Los gases de menor tamaño molecular tienen una mayor difusión y por lo tanto se puede separar fácilmente por las diferencias en la movilidad.

Los secadores de membrana pueden proporcionar un aire seco que abarca desde la clase 2 (-40ºC) hasta la clase 6 (+10ºC) según la ISO 8573-1. Siendo el uso más habitual para alcanzar la clase 3 (-20ºC) según la ISO 8573-1.

La ventaja de este sistema localizado abarca la ausencia de consumo energético y una disponibilidad inmediata de aire seco. Puede ser utilizado en interior y exterior, en aplicaciones móviles y estáticas.

Por sus características constructivas y el tamaño del producto, el uso de secadores de membrana está recomendado en aquellas aplicaciones donde se requiera:

• Temperatura ambiente baja o alta.
• Espacio limitado
• Silencio
• Movilidad

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Fotografía de secado por membrana

Fuente: Secador de membrana: qué es y cómo funciona - Atlas Copco España; Secador de membrana | BEKO TECHNOLOGIES (beko-technologies.com)

1. Secado rotatorio: Este tipo de equipo de secado para procesar grandes cantidades de materiales. Tiene características de operación confiable, gran flexibilidad de operación, gran adaptabilidad, gran capacidad de procesamiento, gran adaptabilidad de materiales, secado de varios materiales. Es ampliamente utilizado en materiales de construcción, metalurgia, química, industria del cemento, carbón en polvo, escoria, arcilla, entre otros.

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Imagen proceso de secado rotatorio

Caracteristicas:

1. Gran capacidad de secado.

2. Funcionamiento continuo y estable.

3. Velocidad de rotación ajustable que se adapta a los requisitos de diferentes materiales.

4. De acuerdo con las diferentes características del material, elige una estructura interna diferente para cumplir con los requisitos de secado de los materiales.

5. Prevención eficaz del material contra la adherencia a la pared; un sistema ideal para el secado de material con alto contenido de humedad y viscosidad.

Campo de aplicación: Utilizado en química, minería, metalurgia, agricultura, piensos, fertilizantes y otros campos industriales. Tales como mineral, carbón, polvo de metal, tierra de diatomeas, caolín, residuos de almidón, etc., lodos, desechos de productos acuáticos, desechos de fábricas de alimentos, fósforo fertilizante azufre Amonio, carbonato de calcio ligero, lodo mineral, escoria de roca fosfatada, lodo rojo de planta de aluminio.

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