UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

*INVESTIGACIÓN I*

DOCENTE:

Ing. Luis Bonilla Abarca, Msc

MATERIA:

Operaciones Unitarias (402)

ESTUDIANTES:

CECILIA VANESSA GILER TAPIA

CURSO:4to “A”

2015-2016

*CONCEPTO DE OPERACIÓN UNITARIA

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Se llama operación unitaria a una parte indivisible de cualquier proceso de transformación donde hay un intercambio de energía del tipo de físico, de una materia prima en otro producto de características diferentes.

Se entiende que los procesos de transformación en general y las operaciones unitarias, en lo particular, tienen como objetivo el modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia en forma más útil a nuestros fines.

*CONCEPTO DE PROCESO UNITARIO

Son procesos que involucran cambios químicos de los materiales, como resultado de la reacción química que tiene lugar, forman la estructura básica de un proceso industrial químico. La Mayoría de los procesos químicos consisten por consiguiente en una combinación de varios procesos unitarios y operaciones unitarias. Tiene por objetivo distribuir de una forma distinta los átomos de una molécula para dar otra, es decir, el paso de los reactivos a los productos.

*Investigar cada una de las siguientes operaciones unitarias indicando el concepto de la operación, el equipo utilizado, una industria que aplica la operación:

1. Transporte de fluidosCONCEPTO:Si bien los líquidos y gases pueden transportarse en recipientes por cualquier medio convencional, se entiende en ingeniería el movimiento continuo y forzado de líquidos o gases a través de conducciones fijas que formas un circuito de fluidos, el cual consta de elementos funcionales tales como bombas o compresores, válvulas, cambiadores de calor, filtros, cámaras de reacción, etc.; cuyo número y especie dependen de la función a que se destine el circuito y que están conectados entre si mediante conducciones a través de las que se establece el circuito de alimentación de unos elementos a otros.

EQUIPO UTILIZADO:La necesidad de transportar fluidos (líquidos y gases), de un lugar a otro utilizando ductos o canales. Este movimiento se logra por medio de una transferencia de energía, para ello, los equipos que más se utilizan para este proceso son las bombas y los

compresores.

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

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Se utiliza en hidráulica industrial y en las industrias en general, para procesamiento de

fluidos.

2. Transferencia de calor CONCEPTO:Esta operación unitaria concierne a los principios que gobiernan la acumulación y transferencia de calor y de energía de un lugar a otro.

Siempre se realiza cuando existe una diferencia de temperatura y el mecanismo de esta transferencia de calor se divide en: conducción, convección y radiación.

EQUIPO UTILIZADO:

El más común es el intercambiador de calor, que son aparatos cuyo objetivo es crear una corriente de fluido a una determinada temperatura. Para lograr esto se calienta o refrigera dicha corriente.

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INDUSTRIA DE APLICACIÓN:Se usan mucho en la petroquímica.

3. Generación de vapor (Calderos)CONCEPTO:Una caldera es un recipiente metálico industrial, cerrado, destinado a producir vapor o calentar agua, mediante la acción del calor a una temperatura superior a la del ambiente y presión mayor que la atmosférica.

A la combinación de una caldera y un sobrecalentador se le conoce como generador de vapor.

El principio básico de funcionamiento de las calderas consiste en una cámara donde se produce la combustión, con la ayuda del aire comburente y a través de una superficie de intercambio se realiza la transferencia de calor.

EQUIPO UTILIZADO:Existen dos tipos de calderas:

Caldera Acuotubular

Caldera Pirotubular

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:Se utilizan en la mayoría de industrias, ejemplo en la alimentaria para generar productos lácteos; en la industria aceitera, etc.

4. EvaporaciónCONCEPTO:

La evaporación es utilizada para eliminar el vapor formado por ebullición de una

solución o suspensión líquida.

EQUIPO UTILIZADO:

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Evaporador de simple efecto

Evaporador de tubo horizontal

Evaporador de tubo vertical

Evaporador vertical de tubos largos

Evaporador de película descendente

Evaporador de película ascendente

Evaporador de circulación forzada

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

Industria lechera con evaporadores verticales de tubos largos.

Industria de jugos de frutas con evaporadores de película descendente y el

de hidrolizada película agitada.

Extractos.

Industria frigorífica

Industria avícola

La evaporación en vacío es usada en la industria alimentaria para la

conservación de alimentos, y en otras industrias, para el recubrimiento de

diversos materiales.

5. Humidificación y deshumidificaciónCONCEPTO:La humidificación es una operación que consiste en aumentar la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa; el vapor puede aumentar pasando el gas a través de un líquido que se evapora en el gas. Esta transferencia hacia el interior de la corriente gaseosa tiene lugar por difusión y en la interfase hay, simultáneamente, transferencia de calor y de materia.

Por ende, la deshumidificación es una operación que consiste en reducir la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa, mediante una condensación parcial del vapor, que se separa.

EQUIPO UTILIZADO:

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INDUSTRIA DE APLICACIÓN: La principal aplicación de la humidificación y de la deshumidificación es

en el acondicionamiento de aire y en el secado de gases.

Acondicionamiento de corrientes de aire, para modificar sus condiciones de

humedad y temperatura

Enfriamiento de corrientes de agua procedentes de las unidades de

condensación de plantas industriales

6. Absorción de gases CONCEPTO:

La absorción de gases es una operación en la cual una mezcla gaseosa se pone en

contacto con un líquido, a fin de disolver de manera selectiva uno o más componentes

del gas y de obtener una solución de éstos en el líquido.

EQUIPO UTILIZADO:

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

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Retirar contaminantes de un corriente producto que pueden afectar a la

especificación final o grado de pureza.

Se utiliza para eliminar:

*Olores, humos y otros componentes tóxicos.

*SO2, H2S, H2SO4, HCL, NOX, Cl, CO2, NH3, HF.

*Aminas, mercaptanos, óxido de etileno, alcoholes, fenol, formaldehido, ácido

acético.

Climatización

Pinturas

Preservar el vacío entre las paredes de las vasijas de Dewar diseñadas para

almacenar aire o hidrógeno líquidos.

Desempeña un importante papel en la catálisis de las reacciones de gas por las

superficies sólidas.

Se ha utilizado para la recuperación y concentración de las vitaminas y otras

sustancias biológicas; y encuentra su utilidad en el método denominado análisis

cromatográfico, que consiste en la evaluación de pequeñas cantidades de

sustancia por al adsorción progresiva de numerosos constituyentes presentes

de forma simultánea en una solución o gas.

7. Extracción líquido-líquidoCONCEPTO:

Se requiere que los dos líquidos que se ponen en contacto sean inmiscibles. Representa una solución ventajosa con relación a la destilación porque permite extraer varias sustancias que tengan un grupo funcional parecido. Para no utilizar la destilación con arrastre de vapor se emplea este método.

Cuando un soluto se disuelve en dos líquidos no miscibles en contacto entre sí, dicho soluto se distribuirá en cada uno de los líquidos en proporción a la solubilidad en cada uno de ellos.

EQUIPO UTILIZADO:

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Utensilios de extracción líquido-líquido *Columnas de relleno *Columnas pulsadas *Columnas pulsadas horizontales *Tanques agitadores *Extractores por etapas *Mezcladores *Sedimentadores *Extractores diferenciales de contacto continuo

INDUSTRIA DE APLICACIÓN: La industria bioquímica como la separación de antibióticos y la

recuperación de proteínas de sustratos naturales. La extracción de metales como la recuperación del cobre de soluciones

amoniacales y separaciones de metales poco usuales y de isótopos radiactivos en elementos combustibles gastados.

La industria química inorgánica para recuperar compuestos tales como ácido fosfórico, ácido bórico e hidróxido de sodio de soluciones acuosas.

Recuperación de compuestos aromáticos como fenol, anilina o compuestos nitrogenados de las aguas de desecho, ya que constituyen una fuente contaminante.

8. Lixiviación (Extracción sólido-líquido)CONCEPTO:

La lixiviación es un proceso por el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido,

mediante la utilización de un disolvente líquido. Ambas fases entran en contacto

íntimo y el soluto o los solutos pueden difundirse desde el sólido a la fase líquida, lo

que produce una separación de los componentes originales del sólido.

EQUIPO UTILIZADO:

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

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Industrialmente la lixiviación se utiliza para preparar pociones, para ello se toma la

droga (generalmente una planta medicinal) se pulveriza, y se mezcla con el

menstruo (alcohol), se coloca en un lixiviador y se deja macerando el tiempo

requerido.

También se le puede decir lixiviación al tratamiento de los minerales concentrados

y otros materiales que contienen metales, la lixiviación se efectúa por medio de un

proceso húmedo con ácido que disuelve los minerales solubles y los recupera en

una solución cargada de lixiviación. De uso práctico en la minería mediante

la cianuración del oro y otros minerales.

9. AdsorciónCONCEPTO:Operación en el cual una mezcla gaseosa o líquida entra en contacto con un sólido (el adsorbente) y un componente de la mezcla (el adsorbato) se adhiere a la superficie del sólido.

EQUIPO UTILIZADO:

INDUSTRIA DE APLICACIÓN: Una de las aplicaciones más conocidas de la adsorción en el

mundo industrial, es la extracción de humedad del aire comprimido.

La otra aplicación más extendida es la obtención de nitrógeno, haciendo

pasar un caudal de aire comprimido por el lecho adsorbente, compuesto por

carbón molecular, especialmente manufacturado para ese propósito.

10. Destilación CONCEPTO: Es la operación de separar, mediante evaporización y condensación, los diferentes componentes de una mezcla de dos o más especies, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias.

EQUIPO UTILIZADO:

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Columnas de relleno: es una forma alternativa de poner en contacto

el vapor con el líquido. Para ello suele tener una pequeña relación

diámetro-altura.

Columnas de platos (contacto por etapas): los platos retienen una

cierta cantidad de líquido en su superficie de manera que se hace

borbotear el vapor que procede de la caldera y así se produce un

intercambio.

Columnas de destilación: recipientes cilíndricos, verticales, con una

entrada lateral por la que se introduce la alimentación.

INDUSTRIA DE APLICACIÓN: En la industria alimentaria, como la eliminación de la cafeína de los granos

de café y la producción de agua destilada.

Los licores, cerveza y vino, en algún momento de su fabricación, se sometieron a un proceso de destilación para separar el producto líquido final de los granos o frutos de los que se producen.

Esta operación se aplica en todos los niveles industriales de producción, desde aplicaciones en industria farmacéutica y de química fina, hasta la industria del petróleo y producción a gran escala. Ejemplos más comunes es en la obtención de alcohol carburante, así como producción de gasolina y similares.

El gran interés en la destilación proviene de la industria del petróleo para obtener el combustible que usamos habitualmente, o tantos otros derivados como los plásticos. Gran parte de la investigación en destilación se ha realizado en este sector, que utiliza siempre la modalidad "continua" porque las cantidades en son muy grandes.

En tanto, el método "batch" se utiliza en la industria pequeña y mediana -farmacéutica, alimenticia; de transistores, etc. El campo de uso de ambos tipos de destilación es muy vasto.

11. SecadoCONCEPTO:Operación que permite la eliminación de la humedad de una sustancia por medio térmico. Entendiéndose por secado la separación de la humedad de los sólidos (o de los líquidos) por evaporación en una corriente gaseosa.

EQUIPO UTILIZADO:

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Secadores por aspersión: se atomiza una suspensión líquida, la cual es

recibida por una corriente a contra flujo de aire caliente que evapora el

líquido, de modo que caen las partículas sólidas que se separan de la

corriente de gas, por no ser volátiles.

Secadores Rotatorios: Consta de un cilindro hueco que gira sobre su

eje, con una ligera inclinación, para permitir el desliz de los sólidos a

secar hacia la boca de salida.

Secador continuo de túnel: Está formado por un túnel, por el cual

pasan bandejas o carretillas con el material a secar, dentro del túnel, se

hace fluir, generalmente a contracorriente, aire caliente, el cual sirve

para secar los sólidos.

Secadores indirectos al vacío con anaqueles: Es un secador por lotes,

que está formado por un gabinete de hierro con puertas herméticas, de

modo que se trabaje al vacío. Los anaqueles están vacíos dónde se

colocan las bandejas con los materiales húmedos.

Secadores de bandejas: Consiste en un gabinete, de tamaño

suficientemente grande para alojar los materiales a secar, en el cual se

hace correr suficiente cantidad de aire caliente y seco.

INDUSTRIA DE APLICACIÓN: Procesos de granulación húmeda (elaboración de cápsulas, polvos o

tabletas).

Producción de algunos materiales (hidróxido de aluminio, lactosa seca y extractos en polvo).

Reducción del volumen y peso de los materiales (disminución del costo por transporte y almacenamiento).

Conservación y estabilidad de productos animales y vegetales para disminuir el crecimiento de hongos y bacterias.

Volver a un producto más estable (polvos higroscópicos, sales efervescentes, aspirina, penicilinas y ácido ascórbico). Una vez eliminada el agua, el producto se mantiene a bajos niveles de humedad con ayuda de agentes desecantes o por impermeabilidad del empaque.

12. Agitación y mezcla

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CONCEPTO:

La agitación se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que

adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente.

La mezcla, es aquella operación unitaria en la que a partir de dos o más

componentes, dispersados inicialmente se obtienen una mezcla uniforme, se

utiliza como ayuda para el proceso de modificar la comestibilidad o calidad de

los alimentos.

EQUIPO UTILIZADO:

Equipo de agitación

La altura del líquido, es aproximadamente igual al diámetro del tanque.

Sobre un eje suspendido desde la parte superior, va montado un

agitador.

El eje está accionado por un motor, conectado a veces, directamente al

mismo, pero con mayor frecuencia, a través de una caja de engranajes

reductores.

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:*Mezcla de dos líquidos miscibles (alcohol-agua)

*Mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento)

*Dispersión de un gas en un líquido (oxígeno en caldo de fermentación)

*Industria láctea en la dispersión de dos fases no miscibles (grasa en la leche)

13. Clasificación (tamizado)CONCEPTO:La tamización o tamizado es un método físico para separar mezclas de sólidos.

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EQUIPO UTILIZADO:

Tamiz o cedazo que puede ser de metal o plástico

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

En cualquier industria donde se manejen sólidos pulverizados.

Industria harinera

Industria salinera

Industria Azucarera

Industria de productos químicos diversos como: separación de

minerales, ácidos orgánicos, sales inorgánicos, etc.

14. Sedimentación CONCEPTO:

La sedimentación implica el asentamiento por gravedad de las partículas

sólidas suspendidas en un líquido. Dependiendo del proceso que se esté

llevando a cabo y del producto deseado se generarán sólidos residuales como

son los sedimentos o líquidos residuales en el caso que el sedimento sea

primordial en el proceso.

EQUIPO UTILIZADO:

Los dispositivos construidos para que se produzca la sedimentación en ellos

son:

Desarenador: diseñado para que se sedimenten y retengan solo partículas

mayores de un cierto diámetro nominal y en general de alto peso

específico (arena);

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Sedimentadores o decantadores, normalmente utilizados en plantas de

tratamiento de agua potable, y aguas residuales o servidas;

Presas filtrantes: destinadas a retener los materiales sólidos en las partes

altas de las cuencas hidrográficas.

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

Eliminación de las arenas del agua residuales.

Se presenta en las instalaciones de tratamiento biológico.

15. FiltraciónCONCEPTO:Operación en el cual se hace pasar un lodo de partículas sólidas suspendidas en un líquido a través de un medio poroso.

EQUIPO UTILIZADO:

Los aparatos que se utilizan en filtración, constan básicamente de un soporte

mecánico, conductos por los que entra y sale la dispersión y dispositivos para

extraer la torta.

Ultrafiltración: Es una operación de separación que comparte características de

una filtración común y de la ósmosis inversa.

Filtro de carbón activo: las partículas son retenidas por un lecho filtrante de silex

y antracita.

Filtro de arena: La filtración por lecho de arena permite obtener un agua de gran

calidad.

Filtros prensa (discontinuo de presión): En estos se coloca una tela o una malla

sobre placas verticales, de manera tal que sean los bordes los que soporten a la

tela.

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

Se utiliza en la industria farmacéutica, para procesos de aguas residuales,

industria alimenticia.

También se aprecia en la eliminación del amoniaco y los nitritos del agua.

16. Cribado

CONCEPTO:

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El cribado es un proceso mediante el cual se clasifican y separan por tamaños

los materiales sólidos. Básicamente este proceso se lleva a cabo mediante el

procedimiento de hacer tejido, que dispone de una abertura. Se pasa el

material a través de una malla de acero.

EQUIPO UTILIZADO: Criba centrifuga Criba vibrante circular

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

El cribado es necesario en aplicaciones que requieren clasificar el

material por tamaño, ya sea para dirigirlo a la siguiente etapa del

proceso o para sacarlo del mismo.

Análisis granulométrico de los productos de los molinos para observar

la eficiencia de éstos y para control de molienda de diversos productos

o materias primas.

En la industria alimenticia, láctea y química

17. CristalizaciónCONCEPTO:Operación en el cual se enfría una solución líquida o se evapora un solvente hasta el punto en que se forman cristales sólidos de soluto.

EQUIPO UTILIZADO:

Entre los equipos según la operación seguida para crear la sobresaturación

necesaria en la solución: 1. Equipos con enfriamiento con muy poca o nada de

evaporación 2. Equipos con evaporación sin apreciable enfriamiento 3. Equipos

con combinación de enfriamiento y evaporación simultáneos.

Cristalizador Oslo.

Cristalizador por evaporación.

Cristalizador de refrigeración por contacto directo.

Cristalizador tipo tanque agitado con serpentines.

Cristalizador tipo Swenson Walker.

Cristalizador de tubo con raspadores.  

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

Cristalización de sacarosa en las industrias azucareras.

Obtención de aspirina

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Separación de ceras en la refinación de aceites (winterización)

Purificación de productos en el refino del petróleo

18. CentrifugaciónCONCEPTO:La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una fuerza rotativa, de una máquina llamada centrífuga, la cual imprime a la mezcla con una fuerza mayor que la de la gravedad, provocando la sedimentación de los sólidos o de las partículas de mayor densidad.

EQUIPO UTILIZADO:

La centrifugación en el laboratorio se realiza por medio de un aparato

llamado centrífuga, en el cual se colocan tubos de ensayo que contienen la

mezcla; la centrífuga gira con tal velocidad que separa el sólido y lo deposita en

el fondo del tubo. Luego se efectúa una filtración o una decantación. Este

procedimiento, es muy útil cuando el sólido que está disuelto en el líquido es

muy fino y no sedimenta.

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

La centrifugación se utiliza para separar partículas en suspensión en el

seno de un líquido o partículas en disolución, siendo éste el caso

donde se encuentran más aplicaciones. Así, se utiliza habitualmente

en biología ya que permite separar células, orgánulos subcelulares o

macromoléculas.

Desnatado de la leche

19. Desintegración (molienda)CONCEPTO:La molienda es una operación unitaria que reduce el volumen promedio de las partículas de una muestra sólida.

EQUIPO UTILIZADO:

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Las principales clases de máquinas para molienda son:

A) Trituradores (Gruesos y Finos).

Triturador de Quijadas.

Triturador Giratorio.

Triturador de Rodillos.

B) Molinos (Intermedios y Finos).

Molino de Martillos.

Molino de Rodillos de Compresión.3. Molinos de Fricción.

Molino de Tazón.

Molino de Rodillos.

Molinos Revolvedores.

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

INDUSTRIA DE ALIMENTOS: Trigo, Cebada, Papa, Tapioca

(Harinas), Semillas de Soja (Aceite y harinas) y Azúcar.

INDUSTRIA DE MINERALES Y CEMENTO: Cobre, Níquel, Cobalto,

Hierro, Cal, Alúmina y Sílice.

INDUSTRIA DEL PAPEL, PINTURAS Y CAUCHO: Piedra Caliza,

Mármol, Yeso y Dolomita

20. Manejo de productosCONCEPTO:

Es un sistema o combinación de métodos, instalaciones, mano de obra y

equipamiento para transporte, embalaje y almacenaje para corresponder a

objetivos específicos. El manejo de material no se limita solo al movimiento, si

no al embalaje, manipulación, transporte, ubicación y almacenaje teniendo en

cuenta el tiempo y el espacio disponibles. Se debe poseer de un buen apoyo

logístico y conocer todos los instrumentos y maquinarias precisas para el

desempeño de estas funciones.

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EQUIPO UTILIZADO:

Equipamiento de contenedorización y unificador

Contenedor

Palé Plataforma de metal y plataforma de metal con caja Caja apilable Soporte de pesa Tambor / barril

Unificador

Film paletizable Paletizadora

Equipamiento para manejo de material

Transportador

Transportador de tobogán Transportador de cinta

o Transportador de cinta planoo Transportador telescópico de cintao Transportadora de cinta curvao Transportadora de cinta magnética

Vehículos industriales

Conductor a bordo o Transpaletao Carro de plataformao Tractor con remolqueo Apilador de contrapesoo Apilador de pórticoo Grúa de patio

Automatizado o Vehículo guiado automáticamente

Cargador de carga unitaria Cargador de pequeñas cargas Vehículo de tracción Vehículo para montaje Vehículo de almacenamiento y recuperación

o Monorraíl automático electrificadoo Sistema de transporte y clasificación

Monorraíl, cabrestante y grúa

INDUSTRIA DE APLICACIÓN:

Aplicación a todo nivel industrial.

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Bibliografía http://es.scribd.com http://operacionesunitariaspcga.blogspot.com http://www.slideshare.net/atavizon/absorsin-c http://www.slideshare.net/erikkitaa200704/absorbedores http://www.slideshare.net/alexsanz78/absorcin-13772494 http://procesosbio.wikispaces.com/desorción http://lqi.tripod.com/FQAv/tipos.htm http://www.emison.es/hornos/pdf/hornos%20industriales.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Evaporador

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