Practica de balance de materia y energía Nro 1RECONOCIMIENTO DE EQUIPO INDUSTRIAL EN LOS LABORATORIOS

DE OPERACIONES

1. OBJETIVOS Reconocer los diferentes tipos de equipos usados en los procesos químicos industriales. Conocer que operaciones o procesos se pueden realizar con ellos y poder enfocar su

Balance de materia y energía y que herramientas usar.

2. FUNDAMENTO TEORICO

En la industria se llevan a cabo una serie de procesos con la finalidad de transformar las materias primas en productos elaborados, ello por lo general se desarrolla en una serie de operaciones individuales cada una de ellas modifica la materia en su forma, estructura, textura, etc., con la ayuda de equipos especializados cuyo diseño y construcción son el resultado del trabajo de ingenieros quienes desarrollan numerosas pruebas y cálculos para llegar a las maquinas que hoy conocemos. Normalmente los procesos llevados a cabo en las fábricas según su naturaleza se asignan determinadas áreas físicas específicas de la planta, tarea para la cual los ingenieros deben manejar adecuadamente los criterios y normas utilizadas para su correcta distribución y operatividad, manteniendo los niveles de seguridad. Es por ello que en la presente práctica hicimos una visita al laboratorio de Química y Energía de Productos Forestales de La Facultad de Ciencias Forestales de la UNAP, para un reconocimiento de cada uno de los equipos, materiales y reactivos, como se utilizan cual es su finalidad.

Para poder realizar los diferentes procesos químicos industriales se hace uso de diferentes procesos químicos industriales se hace uso de diferentes tipos de equipos que desarrollan una diversa función en lo que respecta a las diferentes operaciones o procesos. Dentro de los equipos podemos encontrar

Dentro de estos equipos podemos encontrar: 

Los utilizados en transporte de fluidos

Los utilizados en transferencia de calor

Los usado en reducción de tamaño

Los usados en mezcla

Los usados en las reacciones diversas

Los usados en separación y extracción, etc

3. MATERIALES Y REACTIVOS

Equipos de laboratorio de operaciones

4. PROCEDIMIENTO

Recorrer el laboratorio y verificar detenidamente cada equipo operativo que se encuentra y reconocer su uso, tomar nota de sus características técnicas

Equipos usados en los procesos químicos industriales

Nombre: Caldero industrial Especificaciones:

moledo: bu-20 Año de fabricación 1995 Potencia: 20 bhp Consumo: 2-5 gal/h Motor: 110v Ciclaje: 60 Fases: 2

UsoGenerar y proveer de vapor al intercambiador de calor de tubos concéntricos y a otros equipos que así lo requieran.

Nombre: Extractor de aceites esenciales. EspecificacionesMarca. A&C ingenieros Modelo:Em15 Voltaje: 220 v Potencia. 6Kw Usos: Extracción e aceites esenciales por arrastre de vapor

Nombre: Intercambiador de calor de tubos concéntricos Especificaciones

8 tuberias de ¾ “2 valvulas de compuerta 3 uniones 1 reduccion 1 manometro 5 codos 11 tuberias 1 llave de paso 1 unio T

Usos:Para estudiar el fenómeno de trasferencia de agua.

Nombre:Modulo amortiguador de concentraciones con agitación

Especificaciones:Motor de marca FDM Voltaje. 220 V 2 baldes 1 tanque 1 agitador de hélice Llaves de paso Depósito de salida del tanque

Usos:Estudio de la variación de la concentración de determinadas soluciones al mezclarse con agitación.

Nombre:Modulo experimental de flujo de fluidos Especificaciones2 bombas flexibles de 0.5 HP Tuberías Accesorios llaves de paso Usos:Realizar estudios sobre la dinámica de fluidos y analizar la caída de presión por accesorios, reductores y válvulas

Nombre:Ablandador de agua

Especificaciones1 filtro aquafil 1 tanque polyglass Presión máxima de 1034 Kpa Temperatura máxima de 49 C Temperatura mínima 1C

Usos.:Reducir la carga iónica del agua que ingresa al caldero eléctrico y así evitar su corrosión

Nombre:Calefactor de aire Especificaciones:Tipo monofásico Potencia de 1 HP Características.Secador de bandejas Usos:Produce corrientes de aire caliente que

ingresan al secador

Nombre:Calderón de vapor

Especificaciones:Tanque interior hecho de acero al carbono 3/8 de espesor Aislante fibra granulada de vidrio 2 de espesor Potencia de 1500 watts Volumen de 8 litros

Usos:Equipo usado para generar vapor.

Nombre:Intercambiador de calor de área variable con agitación

Especificaciones:Potencia de ½ hp RPM: 1700 Voltaje. 110-120 v Intensidad 14.2/7.3 A Tipo de agitador variable

Usos:Empleado como tanque mezclador de materiales sólidos y líquidos Acondicionador de sustancias liquidas por el tipo de revestimiento podría emplearse para realizarse reacciones químicas

Nombre:Secador semi industrial Módulo de sacado con aire

caliente nivel piloto Especificaciones:Capacidad de 0.9 m3 16 bandejas Tensión de 220 voltios Frecuencia de 60 HzPotencia de 2600 vatios Panel de control de temperatura Usos:Deshidratación de alimentos

5. CUESTIONARIO

5.1 definir que es una operación unitaria y que un proceso

Que en un proceso unitario a diferencia de las operaciones unitarias, es en donde se presentan los fenómenos físicos y en algunos casos químicos, encambio en las operaciones unitarias son principios fundamentales de física.

operación unitaria, 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. Los cambios químicos que ocurren en el reactor o reacciones químicas como oxidación, nitración, polimerización, reducción, esterificación, etc., se conocen con el nombre de Procesos Unitarios.

algunos ejemplos de operaciones unitarias son

FILTRACION. -Separación de las partículas sólidas en suspención en un fluido, mediante el paso forzados de este atravez de un medio filtrante o membrana sobre la cual depositan los sólidos.

DESTILACION. - Separación de los componentes de una mezcla liquida por vaporización de la misma. Al calentar primero se desprenden los componentes más volátiles y va quedando un residuo liquido constituido por las sustancias de punto de ebullición mas alto.

CENTRIFUGACION. - Procedimiento de separación de líquidos mezclados o de partículas sólidas en suspención en un liquido po efecto de una fuerza centrifuga.

TRITURACION. -Se usa pare reducir sólidos duros a tamaños menos grandes y más manejables.

SECADO. - Operación de separar un liquido que acompaña a un sólido.

EXTRACCION. -Operación química básica de separación de sustancias disueltas en liquidas.

algunos ejemplos de procesos unitarios son:

FEMENTACION. - Conjunto de reacciones químicas por las que una sustancia orgánica se transforma en otra por medio de ciertos microorganismos y generalmente va acompañada de gases.

SAPONIFICACION. - proceso químico por el cual los esteres se desdoblan en ácidos y alcohol por acción del agua son acciones reversibles, muy lentas y en general catolizadas por ácidos minerales o por alcalisis.

SULFHIDRACION. - Proceso de adicionar un reactivo que contenga sulfuro de hidrogeno.

CAUSTIFICACION. - Proceso unitario que implica al carbonato sódico con cal y la producción electrolitica de sosa cáustica con sal común produciendo hidróxido sódico.

HIDROGENACION. - Reacción química entre el hidrogeno molecular y un compuesto orgánico en presencia de catalizadores.

5.2 ¿Dentro del curso de balance de materia y energía en los primeros capítulos hablamos de los balances sin reacción química y con reacción química, respecto a la primera pregunta como los relacionamos?

Las operaciones físicas realizadas para producir estos cambios, tales como transmisión de calor, flujo de fluidos, destilación, etc., son llamadas Operaciones Unitarias. Los cambios químicos que ocurren en el reactor o reacciones químicas como oxidación, nitración, polimerización, reducción, esterificación, etc., se conocen con el nombre de Procesos Unitarios. Por lo tanto si hay reacciones químicas se realizara un proceso unitario y si no hay reacciones químicas se realizara una operación unitaria.

5.3 De acuerdo a la relación de usos mencionado en el fundamento teórico, ubicar los diferentes equipos encontrados en el laboratorio e indicar que tipo de balance se puede usar.

Los reactores son equipos usados en reacciones diversas Las columnas de destilación y absorción se usan para separación y extracción Los intercambiadores de calor son utilizados como equipos de transferencia de calor La moledora de carne es un ejemplo de equipo de reducción de tamaño Los motores diesel y otto son usados como diferentes equipos de reacciones diversas y

transferencia de fluidos.

5.4. Investigar bibliográficamente que tipos de bombas podemos usar para el transporte de fluido

Las formas de impulsar un fluido, líquido o gas, a través de una conducción son muy variadas, aunque básicamente se pueden reducir a una de las siguientes: a) por desplazamiento volumétrico del fluido, bien sea mecánicamente o con la ayuda de otro fluido (bombas de desplazamiento positivo, etc.) b) por impulsión mecánica, mediante la acción de la fuerza centrífuga (turbo bombas, ventiladores y turbocompresores) c) por transporte de cantidad de movimiento mediante un segundo fluido (eyectores, etc.) d) por la acción de un campo magnético (bombas magnéticas).

La mayoría de las bombas pueden clasificarse como rotatorias, alternantes y centrífugas

Bombas rotatorias Las bombas rotatorias incluyen aquellas bombas que combinan el movimiento de rotación de las partes con un desplazamiento positivo. Las partes giratorias se mueven en una caja de la bomba creando un espacio que primero se agranda succionando el fluido, después se sella, reduciéndose en volumen haciendo que el fluido pase a través de la compuerta de descarga a una presión más alta. El tipo más común de este tipo de bombas es la bomba de engranajes, la cual es exelente para líquidos viscosos, no es recomendada para líquidos que tengan en suspensión material abrasivo. Estas bombas no poseen válvulas de retención.

Bombas alternantes Estas bombas desarrollan una presión más alta por la acción directa o indirecta de un pistón sobre el fluido que se encuentra confinado en un cilindro forzando el fluido a través de las válvulas de descarga. Estas bombas son mayoritariamente accionadas en forma neumática y en el caso de las bombas de acción directa el cilindro está en contacto directo con el fluido imprimiéndole a éste una presión elevada. Una bomba de un solo pistón dará un flujo pulsante, pero con una bomba de dos pistones el flujo puede ser suavizado. Estas bombas no son recomendadas para líquidos demasiado viscosos o que contengan material abrasivo en suspensión Dentro de las bombas alternantes tenemos las bombas de diafragma, en las cuales el contacto con el fluido es indirecto a través de un diafragma flexible de caucho. El movimiento es transmitido por aire o por transmisión hidráulica. Estas bombas al carecer de partes móviles, excepto el diafragma, son adcuadas para el transporte de líquidos corrosivos y con material sólido en suspensión.

Bombas centrífugas Son las más comunes debido a su bajo costo, flujo uniforme, bajo costo de mantención y capacidad de manejar sólidos en suspensión. Básicamente, la bomba centrífuga consiste en un impulsor que gira dentro de una caja , el líquido entra por el centro del impulsor y las aspas del impulsor empujan el líquido hacia fuera imprimiéndole una fuerza centrifuga.

5.5. Comentar que facilidad podría conseguirse con uso de software en la resolución de balance de materia y energía y cuáles serían los software más adecuados

ACTKON S.A. es una empresa líder en la optimización de procesos. Conociendo las necesidades de sus clientes ha desarrollado el software especializado para balances de materia y energía con reconciliación de datos, el cual permite hacer seguimientos detallados al proceso para cualquier tipo de industria, logrando contabilizar la producción de forma precisa y eficiente. Actualmente en las plantas de producción se encuentra una cantidad considerable de variables, las cuales se deben conocer permanentemente de manera confiable, para que los jefes de proceso tomen decisiones acertadas y así puedan coordinar la producción, asegurar la calidad y mantener costos de producción en niveles mínimos. Con los balances de materia y energía con reconciliación de datos los jefes de proceso obtienen una mayor cantidad de información para analizar y optimizar el desempeño de su planta, pueden reconocer la eficiencia de sus instrumentos de medición y plantear estrategias de aumento de la calidad con rápidos retornos de la inversión.

Nombre: Espectrofotómetro uv visible Especificaciones

Hewlett Packard 8452A Diode Array Spectrophotometer

Usos: Espectrofotómetro Realiza Análisis Cuantitativos Empleando Métodos Instrumentales utiliza la luz para medir las concentraciones de las sustancias químicas. Es la medición de la cantidad de energía radiante que absorbe o transmite un sistema químico en función de la longitud de onda. photo Luz metron Medida, instrumento

MODULOS EN PROCESO DE DESARROLLO

Módulo de agitación y mezclado Módulo de ceras

Modulo de crema facial

CONCLUSIONES

Logramosr econocer los diferentes tipos de equipos usados en en el laboratorio de procesos.

Aprendimos sobreque operaciones o procesos se pueden realizar con ellos para poder enfocar su Balance de materia y energía y que herramientas usar.

El laboratorio hay modulos en proceso de desarrollo o con algunas partes del equipo que faltan se cambiadas o modificadas para su adecuado funcionamiento.

BIBLIOGRAFIA

http://www.academia.edu/5463110/Balance_de_materia_y_energia http://es.slideshare.net/LuisFoo/espectrofotmetro-33151115 http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/cd29/laboratorio/cap11.pdf