“Año del Centenario de Machu Picchu para el mundo”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE ING QUIMICA

ESC. PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL

OPERACIONES Y PROCESOS UNITARIOS

CURSO : Balance de Materia y Energía

DOCENTE : ING. WALTER MORENO EUSTAQUIO

ALUMNO : Monzon Bocanegra, Juan Carlos

CICLO : IV

TRUJILLO - 2011

OPERACIONES Y PROCESOS UNITARIOS

Todas las industrias requieren de operaciones física comunes que se efectúan sobre las materias primas. Estas operaciones pueden ser estudiadas cada una como unidad, independiente de las industrias en las cuales estén aplicadas, ya que siguen normalmente las mismas leyes, y se les denomina “Operaciones Unitarias”. Hay por supuesto que tomar en

cuenta el tamaño de las operaciones y las propiedades fiscas de los materiales a los que se les aplique la transformación, los efectos de corrosión o desgaste de los materiales de los que están hechas las maquinas, etc.

De igual manera, existen cambios químicos que se realizan en todas las industrias donde son necesarios, y ellos pueden ser estudiados también en forma unitaria, sin tomar en cuenta la industria en la cual se realicen, excepto para las modificaciones características de los materiales que se emplean o de los productos resultantes, estos cambios se denominan “Procesos Unitarios”

Todos los procesos industriales están pues constituidos por una serie ordenada y concatenada de Operaciones y de Procesos Unitarios y toda industria puede ser estudiada haciendo una análisis del proceso, descomponiéndolo en Operaciones y Procesos Unitarios.

A. PRINCIPALES OPERACIONES UNITARIAS

Movimiento de Masa

1. Flujo de fluidos (gases líquidos): Estudia los principios que determinan el flujo y transporte de cualquier fluido de un punto a otro.

Bombas Compresores ventiladores

2. Transporte de sólidos Transportadores de faja Elevadores de canjilones Carros

3. Reducción de tamaño Molinos Pulverizadores

4. Clasificación por tamaño Tamices

Movimiento de Energía

5. Transmisión del calor: Esta operación unitaria concierne a los principios que gobiernan la acumulación y transferencia de calor y de energía de un lugar a otro.

Intercambiadores de Calor Hornos

6. Evaporación: Paso del estado líquido al estado de vapor de una sustancia, a temperatura inferior a la de ebullición

Concentrado de sal Concentrados de jugo de caña de azúcar

7. Humidificación y Deshumidificación 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

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

Aire acondicionado

8. Refrigeración: proceso que consiste en el mantenimiento y supervisión de la temperatura (a un valor menor a la del medio ambiente) de un objeto o espacio.

Cámaras refrigerantes

Transferencia de masa

9. Destilación y sublimación La destilación es la operación mediante la cual se separan los

componentes de una mezcla de varios líquidos, debido a sus distintas presiones de vapor.

La sublimación es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido.

Separación alcohol – agua Destilación de petróleo

10. Absorción y desorción Absorción: Operación básica en que se separan uno o más

componentes de una mezcla gaseosa por medio de un líquido en el que no son solubles. Se realiza en columnas de absorción, donde las fases, en contacto continuo a lo largo de toda ella, circulan a contracorriente y se separan al final.

Desorción: Proceso opuesto a la adsorción, es la eliminación de materia desde un medio adsorbente, usualmente para recuperar material.

Absorción de Ac. Clorhídrico en el agua11. Extracción por solventes: es una operación unitaria para la purificación y

concentración de una amplia variedad de metales. Esta consiste en el contacto de una fase orgánica que contiene un extrayente con una fase acuosa que contiene el metal de interés. El extrayente reacciona

químicamente con el metal para formar un complejo órgano-metal el cual es soluble en la fase orgánica. Las impurezas por lo general no reaccionan con el extrayente y se quedan en la fase acuosa. La fase orgánica que contiene el complejo órgano -metal es separada de la fase acuosa. El metal es recuperado y concentrado en otra fase acuosa por la reacción química inversa.

Extracción de aceites

12. Adsorción: proceso de separación y concentración de uno o más componentes de un sistema sobre una superficie sólida o líquida. Los distintos sistemas heterogéneos en los que puede tener lugar la adsorción son: sólido-liquido, sólido-gas y líquido-gas.

Eliminación de aceites

13. Intercambio iónico: es una operación de separación basada en la transferencia de materia fluido-sólido. Implica la transferencia de uno o más iones de la fase fluida al sólido por intercambio o desplazamiento de iones de la misma carga, que se encuentran unidos por fuerzas electrostáticas a grupos funcionales superficiales

Purificación de aguas

14. Lixiviación: 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

Extracción de cobre

15. Cristalización: el proceso por el cual se forma un sólido cristalino, ya sea a partir de un gas, un líquido o una disolución.

Obtención de sal

16. Secado: operación básica consistente en la eliminación del líquido contenido en un cuerpo sólido.

Secado de tejidos

17. Mezclado: Se puede definir como una operación en la cual se efectúa una combinación uniforme de dos o más componentes, su objeto es alcanzar una distribución uniforme de los componentes mediante el flujo. Este flujo es generado comúnmente por medios mecánicos

Preparación de pinturas

18. Separación de fluido-sólido Filtrado: Paso de un líquido a través de un filtro Centrifugado: Aplicación de una fuerza centrífuga a una sustancia o

materia para secarla o para separar componentes mezclados Liofilización: Método de deshidratación mediante la congelación y

posterior sublimación a presión del hielo creado, que se utiliza para obtener sustancias solubles.

Precipitación centrifuga: Precipitación electrostática

B. PRINCIPALES PROCESOS UNITARIOS

1. Combustión: reacción química en la cual generalmente se desprende una gran cantidad de calor y luz.

Quemadores Calderos Hornos

2. Oxidación: Proceso por el cual una especie química pierde electrones simultáneamente a la ganancia de los mismos por otra sustancia

Oxidación parcial de gases Fermentaciones alcohólicas Formaldehido

3. Neutralización: Proceso químico mediante el cual una sustancia o un compuesto químico pierde sus propiedades ácidas o básicas.

Prod. de jabones a partir de Ac. Grasos Tratamiento de agua

4. Formación de silicatos Fabricación de cemento Fabricación de vidrio

5. Electrolisis: Método que permite la separación de los elementos que forman un compuesto químico que está fundido o en disolución, producida por el paso de la corriente eléctrica a través de esta

Cloro – soda Producción de aluminio

6. Doble descomposición

Prod. carbonato de sodio

7. Calcinación: Proceso industrial que consiste en calentar una sustancia sólida a elevada temperatura, para eliminar sus componentes volátiles

Prod. de cal y yeso

8. Reducción: Reacción química en la que una sustancia (oxidante) se reduce al combinarse con otra (reductor), de tal forma que gana electrones y disminuye su número de oxidación: siempre que se produce una reducción, se produce la oxidación de otra sustancia.

Prod. fosforo blanco9. Nitración: Sustitución, en una molécula, de un átomo de hidrógeno por un

grupo nitrilo NO2. Prod de explosivos

10. Sulfonación: Introducción del radical sulfurilo en un compuesto orgánico. Prod. aceites sulfonados, detergentes

11. Hidratación e Hidrólisis: Hidratación: aquella en la que se produce la incorporación de agua a un

compuesto. Hidrólisis:Descomposición de sustancias orgánicas e inorgánicas complejas

en otras más sencillas por acción de agua

Prod. de Ac. fosfórico, jabon, glicerina.

12. Hidrogenación: Reacción química entre el hidrogeno molecular y un compuesto orgánico en presencia de catalizadores

Prod. de amoniaco, aceites hidrogenados

13. Condensación: cambio de estado de la materia que se encuentra en forma gaseosa a forma líquida.

Prod. resinas para pinturas

14. Polimerización: proceso químico por el que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero, bien una cadena lineal o una macromolécula tridimensional

Prod de plásticos y filamentos

15. Fermentación: proceso catabólico de oxidación incompleta, totalmente anaeróbico, siendo el producto final un compuesto orgánico

Prod de alcohol, acido acético, Ac. cítrico, penicilina, antibióticos

16. Pirolisis: descomposición térmica de un material en ausencia de oxígeno o cualquier otro reactante

Destilación de carbón. Destilación de la madera negro de humo

BIBLIOGRAFIA:

o OTTO LEIDINGER. “Procesos Industriales”. Lima, 1997, PUCP, Pág. 9 – 12o CHRISTIE J. GEANKOPLIS. “Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias”. México,

1998, University of Minnesota, Continental S.A de C.Vo http://buscon.rae.es/draeI/ o http://es.thefreedictionary.com/