Operaciones Unitarias

DESTILACIÓN

Es un método de separación de componentes de una solución, basada en la distribución de sustancias entre una fase gaseosa y una líquida.

El término se aplica a los casos en que todos los componentes están presentes en las dos fases.

El fundamento teórico de esta técnica de separación se basa en la ley de Dalton y en la ley de Raoult. A partir de estas leyes de puede deducir que si tenemos una mezcla líquida en equilibrio con su vapor, la fracción molar de cada componente de la mezcla en estado gaseoso -para un líquido de comportamiento ideal- está relacionado con las presiones de vapor de los componentes puros y con las fracciones molares de los mismos en estado líquido mediante la siguiente expresión:

DESTILACIÓN FRACCIONADA

La destilación fraccionada es una variante de la destilación simple que se emplea principalmente cuando es necesario separar líquidos con punto de ebullición cercanos.

La principal diferencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de fraccionamiento. Ésta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos". Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los líquidos (que reciben). Esto produce un intercambio de masa, donde los líquidos con menor punto de ebullición se convierten en vapor, y los vapores con mayor punto de ebullición pasan al estado líquido.

DESTILACIÓN FLASH

La destilación instantánea o flash consiste en la vaporización de una fracción definida del líquido, en una manera tal que el vapor que se forma está en equilibrio con el líquido residual, separando el vapor del líquido y condensando el vapor.

La destilación flash o instantánea se utiliza esencialmente para la separación de componentes que tienen temperaturas de ebullición muy diferentes. No es eficaz en la separación de componentes de volatilidad comparable, los cuales requieren del uso de la destilación con reflujo.

DESTILACION AL VACIO

La destilación al vacío es un sistema que genera vacío parcial. Se utiliza para la destilación de sustancias con un punto de ebullición más bajo a lo normal, por ejemplo para la purificación de sustancias inestables como las vitaminas.

Al crearse un vacío es posible la reducción a la mitad del punto de ebullición de una sustancia.

EJEMPLOS

• Separación de una solución de agua y sal por calentamiento: Se genera una fase gaseosa a partir de la evaporación de agua, que se separa de la solución en forma de vapor.

• Separación de una solución de agua y amoníaco por calentamiento: Se produce una evaporación parcial de la solución con la generación de una fase gaseosa enriquecida en amoníaco.

Balance de materia para el componente más volátil:

Ecuación basada en la volatilidad relativa:

Diferencia entre las velocidades de flujo de las corrientes que entran y salen por la parte superior de la columna.

Diferencia entre las velocidades de flujo del vapor y del líquido en cualquier parte

de la sección superior de la columna.

Relación de Reflujo:

Vapor sobrecalentado:

Consumo de vapor de agua:

Consumo de agua de enfriamiento.

Mezclas Ideales

Ecuación de Fenske (se aplica cuando αAB es constante)

Máxima velocidad de vapor permisible:

Eficiencia de Murphree

Eficacia Local

LIXIVIACION

La Lixiviación es un proceso físico de transferencia de materia que ocurre cuando un “solvente líquido” atraviesa un “sólido” produciendo la elusión de algún “componente soluble” (soluto) en dicho sólido.

En la lixiviación, la cantidad de material soluble separado es con frecuencia mayor que en el lavado por filtración ordinaria, y las propiedades de los sólidos pueden variar considerablemente durante la operación de lixiviación. Una alimentación de sólidos gruesos, duros o granulados, se desintegra para formar una pulpa cuando se retira su contenido de material soluble.

La lixiviación también puede realizarse de forma intencional con el propósito de extraer uno o varios solutos de un sólido determinado y para que sea efectivo, debe existir un contacto íntimo entre el “solvente” y el “soluto” contenido en el sólido.

Durante una lixiviación se deben considerar factores como el tipo de solvente que debe solubilizar al soluto con el mayor coeficiente de transferencia de masa posible. La temperatura del proceso que puede aumentar la solubilidad del soluto haciendo más rápida la extracción, y el tamaño de la partícula del sólido, en el que se deben considerar factores como la porosidad del sólido y la percolación de la solución a través del sólido.

EJEMPLOS

• La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son

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