PROCESOS Y OPERCIONES UNITARIAS.

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Ensayo

TEMA:

PROCESOS Y OPERCIONES UNITARIAS

INTEGRANTES: 

AMORES MARCELO

Mónica Guanoluisa

Curso:

CUARTO “a” medio ambiente

Asignatura:

BALANCE DE MASA Y ENEGÁ

Docente:

Ing. ALEXANDRA TAPIA

Año lectivo:

ABRIL 2016-AGOSTO 2016

INTRODUCIÓN

 A nivel industrial se realiza diariamente un número casi infinito de procesos y operaciones que constan de una serie de procedimiento físico y químico específicas para cada materia prima y resultado final. Las industrias prescinden  de un sin números de operaciones tan comunes, resultado de la alta demanda para producción a gran escala, que necesitan un control de la estructura y composición química de los productos.

Para llegar a una comprensión adecuada del extenso campo de la aplicación industrial es necesario conocer todos los procesos y operaciones unitarias. Esto es una rama imprescindible y clave en la materia de estudio de la ingeniería, ya que representa todo el campo de aplicación industrial, dada la naturaleza de sus procesos que deben ser eficaces y económicos.

Evidentemente siempre se toma como punto de partida una materia prima que general mente se somete en primera instancia a procesos físicos de acondicionamiento con el objetivo de dejarlos óptimos para los procesos químicos posteriores, a los se  les puede añadir otros procesos físicos, aunque también pueden ir ambos por separado, siempre con el objetivo de llegar a un producto final.

Es importe saber diferenciar entre un proceso y una operación unitarios, ya que el proceso son los cambios químicos que ocurre por lo general en un reactor como ejemplo tenemos: oxidación, nitración, polimerización, reducción, esterificación; en cambio los operaciones unitarias son procesos o cambios físicos en la materia  estas operaciones pueden ser tales como transmisión de calor, flujo de fluidos, destilación, etc.

DESARROLLO

Según McCabe, (2007) las operaciones unitarias son las operaciones que evidentemente constituyen la trama de la industria y las líneas de producción- se unifica y simplifica el tratamiento de todos los procesos.

Little en 1915, del Massachussets Institute of Technology dio a conocer que  “todo proceso químico conducido en cualquier escala puede descomponerse en una serie ordenada de lo que pudieran llamarse operaciones unitarias, como pulverización, secado, cristalización, filtración, evaporación, destilación, etc. El número de estas operaciones básicas no es muy grande, y generalmente sólo unas cuantas de entre ellas intervienen en un proceso determinado.”

Entonces podemos deducir que   el fin de estas aplicaciones es definitivamente industrial, siendo sus objetivos principales   economizar los procesos para realizar una producción unificada y en masa, llegando así a un producto manufacturado final. Por lo tanto este proceso unificado es equivalente a la combinación de operaciones unitarias.

Los procesos que intervienen  son tanto físicos como químicos, que tienen una magnitud, que para poderse medirse se necesita un sistema de unidades. Pero como la industria es de carácter internacional, hay diferentes sistemas de unidades: Sistema Internacional de Unidades (SI); unidades CGS (centímetro-gramo-segundo) y unidades de ingeniería (fps). Conociendo la aceptación de todos estos sistemas a nivel mundial  es fundamental  convertir las unidades correctamente, para que no produzcan  malinterpretaciones o peor aún  errores cuando se comparte un proceso entre industrias llevando acabo estos procesos con éxito.

López, J. C. (1984) aduce que los procesos químicos que por lo general se dan en reactores en los cuales se transforman su composición química y cada operación unitaria tienen como objetivo principal  el modificar las condiciones de una determinada  cantidad de materia en forma más útil a nuestros fines. Existen tres caminos principales para este cambio:

• Modificando su masa o su composición  (separación de fases, mezcla o reacción química). Para ello tenemos métodos  como son la absorción, destilación, extracción, adsorción e intercambio iónico.
• Modificando el nivel o calidad de energía que posee (enfriamiento, vaporización, aumento de presión).Para  realizar esta modificación existen los siguientes métodos: intercambio de calor, evaporación, condensación y sublimación.
• Modificando sus condiciones de movimiento (aumentando o disminuyendo su velocidad o su dirección).para ello podemos utilizar los siguientes métodos: filtración, sedimentación, clasificación hidráulica y  centrifugación.

Según López, J. C. (1984).  estos tres son los  únicos cambios posibles que un cuerpo puede sufrir, es por ello que se dice que el estado total de un cuerpo está absolutamente definido cuando están especificadas su cantidad de materia, energía y los componentes de la velocidad de que esta animada. Esta  afirmación está basada en las tres leyes de conservación: ley de conservación de la materia, la ley de conservación de energía y ley de conservación de cantidad de movimiento.

Marcilla, A. (2003) en su artículo científico “Introducción a las operaciones de separación. Cálculo por etapas de equilibrio” expone que  la forma de clasificar las operaciones unitarias  más convencionales controladas por la transferencia de materia y calor, así como los diferentes tipos de contacto entre fases.

Las operaciones unitarias físicas controladas por la transferencia de materia se basan en el fenómeno de la difusión, por el que un componente  de la mezcla se desplaza en  el interior de la misma debido a un gradiente de concentración. Estas operaciones son muy abundantes en la industria química pues es muy común separar un componente de una mezcla homogénea, esto se puede hacer para obtener un grado de pureza o porque la presencia de dicho componente no es necesaria.

Las operaciones unitarias de transferencia de materia son aquellas en las que se puede suponer que alcanza su equilibrio y otras cuyo rendimiento está controlado por la cinética del proceso.

En las operaciones controladas por la cinética la existencia impulsora es la condición necesaria, pero el grado de separación del proceso, en este contexto existe diferentes maneras de separar un  sólido de un líquido.

La destilación en sus diferentes formas es una de las operaciones unitarias más conocidas, un ejemplo muy práctico es la destilación del alcohol que según  Macek M. (2010)  consiste en convertir la materia prima (miel final) en el producto deseado (alcohol) como subproducto producido de los derivados de la caña de azúcar. El principio de la destilación se basa en las diferencias que existen entre los puntos de fusión del agua (100ºC) y el alcohol (78.3ºC). Si un recipiente que contiene alcohol es calentado a una temperatura que supera los 78.3ºC, pero sin alcanzar los 100ºC, el alcohol se vaporizará y separará del líquido original, para luego juntarlo y recondensarlo en un líquido de mayor fuerza alcohólica.

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