Und. III. Tecnologia de La Produccion

8/18/2019 Und. III. Tecnologia de La Produccion

1/13

PROF. ANTONIO J. ZAPATA M

TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN.

Unid. III. Procesos de Sep r ci!n

IUTEPALDPTO. DE TECNOLOGÍA


2/13

In". An#onio J. Z p # M

FUNDAMENTOS $%SICOS DE OPERACIONESUNITARIAS

&'() son * s

OPERACIONESUNITARIAS+

Son la base de la industria química y detransformación de materiales y puede definirsecomo un área del proceso o un equipo donde seincorporan materiales, insumos o materiasprimas y ocurre una función determinada, sonactividades básicas que forman parte delproceso.

Por ejemplo,la producción de pulpa o el descortezado en una fábrica de papel, o ladestilación en un proceso de elaboración de productos químicos, etc.Las transformacionesocurridas durante unaoperación unitaria puedenestar referidas a:

Cambios en la masade acuerdo a la cantidad demateria o composición.

Cambios en la energíareferidas a la energíatotal (cualquiera que sea el tipo de energía) deque el cuerpo est dotado

Cambios del movimiento de la sustancia originaldado por variaciones en la dirección, sentido yvelocidad.

Estos cambios están regidos por las leyes de conservación de la materia,la energía y la cantidad de movimiento.


3/13



!n las industrias de procesos químicos y físicos, así como en las de procesos

biológicos y de alimentos, e"isten muc#as seme$anzas en cuanto a la forma enque los materiales de entrada o de alimentación se modifican o se procesanpara obtener los materiales finales o productos químicos o biológicos.

!s posible considerar estos procesos químicos, físicos o biológicos,aparentemente distintos, y clasificarlos en una serie de etapasindividuales y diferentes llamadas operaciones unitarias.!stasoperaciones unitarias son comunes a todos los tipos de industrias deproceso.

Por ejemplo, la operación unitariaconocida como destilación se usa para

purificar o separar alco#ol en la industriade las bebidas y tambi n para separar los#idrocarburos en la industria del petróleo.!l secado de granos y otros alimentos essimilar al secado de maderas.

¡Sigo sinentender!


4/13



%o descrito está basado e"perimentalmente y soportadomatemáticamente por las leyes de la conservación&

Ley de la conservación de la materiaLey de la conservación de la energía

Ley de la conservación de la cantidad de movimiento

Cualquier proceso que se pueda diseñarconsta de una serie de operaciones físicas yquímicas que en algunos casos son específicas del proceso considerado, pero en otros,

son operaciones comunes e iguales para varios procesos.Materias Primas

Operaciones físicas de acondicionamiento

Reacciones químicas

Operaciones físicas de separación

Productos

Generalmente, unproceso puede

descomponerse en lasiguiente secuencia:


5/13



a soluci n de casi cualquier problema deingeniería, que involucre una operaci n o unproceso unitario, inclu"e los siguientes pasos:

'ealizar el balance de materia para calcular las masas de reactivos y productos.

'ealizar el balance de energía para encontrar todas las interaccionesenerg ticas del proceso, fundamentalmente calor y traba$o.

(alcular la velocidad de reacción y de transferencia de masa.

¡#jaaaa "a$oora..!

%# #&C'S (' C)&S'*+#C -& (' #S# / ('#0'* #

1na de la las le"es b2sicas de la 3ísica es la '/ ('C)&S'*+#C -& (' # #S#

'sta le", e4presada en 3orma simple, enuncia que la #S# no puede crearseni destruirse.


6/13


%# #&C'S (' C)&S'*+#C -& (' #S# / ('#0'* #

Por consiguiente, la masa 5o el peso6 total de todos los materiales que'&0*#&a un proceso debe serigual a la masa total de todos los materialesque S# '& del mismo, m2s la masa de los materiales que se acumulan o permanecen en proceso.

'&0*#(#S 7 S# (#S 8 #C1 1 #C -&

'n la ma"oría de los casos no se presenta una acumulaci!n demateriales en el proceso, por lo que las'&0*#(#S son G1# 'S alas S# (#S.

!"presados en otras palabras, ) ) 91' '&0*# ('%' S# *

'&0*#(#S 7 S# (#S 5estado estable6

%alances de ateriales Simples ;6 0r2cese un diagrama simple del

proceso.

Evaporador


7/13

%alances de ateriales Simples

dase al balance de materiales.

%as flec#as #acia dentro del proceso significarán entradas y las que van #aciaafuera salidas.

!l balance puede ser un balance total de materiales 5' 7 S6 o un balance de cadacomponente presente (cuando no se verifican reacciones químicas)

os procesos típicos donde no$a" una reacci!n química son: Secado Evaporación

Dilución de solucionesDestilaciónExtracción

!stos procesos pueden mane$arse por medio de balances de materiales conteniendoincógnitas y resolviendo posteriormente, las ecuaciones para resolver dic#asincógnitas.


¿Yaechándole coco? jejeje


8/13In". An#onio J. Z p # M


Problema nº1Calcular la masa de concentrado que se obtendrá en un evaporador por car as cuandoa !"" # de diluido se le retiran $"" # de a ua%

Evaporador porcar as

Diluido Concentrado

& ua

!"" '

$"" '

Solución: Este sería un e(emplo del balance lobal más sencillo ) que responde a laecuación eneral que )a se *a visto+

mD = mA + mCsustituyendo: 500 = 400 + m

C

mC = 500- 400 = 100 ! de concentrado




Problema nº2Calcular el caudal m"sico de a ua que se obtendrá de un evaporador continuo que sealimenta con ! # ,s de diluido ) del que se obtienen - # ,s de concentrado%

Evaporadorcontinuo

Diluido Concentrado

& ua

! ' ,s - ' ,s

Solución: Como en el problema anterior este es un simple e(emplo de aplicacióndirecta de la ecuación de balance lobal de caudales másicos+

mD = mA + mCsustituyendo:

5 = mA + 1

mA = 5 # 1 = 4 $!%s


10/13



&ro'lema n()Calcular la masa de concentrado al !". de sólidos que se obtendrá en un evaporador porcar as cuando se tratan !"" # de diluido con un -". de sólidos%

Evaporador porcar as

Diluido Concentrado

& ua

!"" '-". de sólidos

!". de sólidos

Solución:En este caso el balance se montará sobre uno de los dos componentes: sólidoso agua. Como el enunciado pide el cálculo del concentrado producido, lasolución más sencilla se alcanzará con un balance de sólidos.Por lo tanto, en primer lugar se convertirán las concentraciones de diluido yconcentrado a fracción másica de sólidos y se establecerá el balancecorrespondiente: A CALC LA! P "#$.



&ro'lema n(4En el proceso de concentrado de (u o de naran(a/ el 0umo reci1n extraído ) tami0ado quecontiene 2%"3 . en peso de sólidos/ se alimenta a un evaporador al vacío% En elevaporador se extrae a ua ) el contenido de sólidos aumenta !3 . en peso% Para unaentrada de -""" # ,*r/ calc4lense las cantidades de salida de las corrientes de (u oconcentrado ) a ua%

E,APORADOR1000 $!%*r u!o ,

./0 sólidos

A!ua $!%*r ,A

u!o concentrado $!%*r , c5 sólidos

Para llevar a cabo los balances de materiales se procede a un balance total de materialesusando la fórmula de 23 6ADAS = SAL7DAS5 +

= A + c Esto produce un ecuación de dos678 incó nitas% Por lo tanto/ se*ace un balance de componentes en base S8L7D9+

1000 ,./0 $! sólidos%100 $! = A ,0 + c ,5 $! sólidos%100 $!

c = 1 /1 $!%*r de ;u!o concentrado



Sustituyendo el


13/13

Acti

Documents

Und. III. Tecnologia de La Produccion