operaciones de separación

5/25/2018 Operaciones de Separaci n

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A.Aznar y J .C.Cabanelas

Operaciones bsicas de preparacin dereactivos y separacin de productos

INDICE:

Operaciones bsicas de transferencia de materia

Operaciones bsicas de transferencia de energa

Operaciones bsicas de transferencia de materia

y energa Operaciones bsicas de transferencia de cantidad

de movimiento

OPERACIONES BSICAS DE PREPARACIN DE REACTIVOS YSEPARACIN DE PRODUCTOS.

Tema desarrollado por los profesores Dr. D. Antonio Aznar y Dr. D. Juan CarlosCabanelas del Dpto. de Ciencia e Ingeniera de Materiales e Ingeniera Qumicade la Universidad Carlos III de Madrid.


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1.2.- OPERACIONES BSICAS DE PREPARACIN DE REACTIVOS YSEPARACIN DE PRODUCTOS:

Cuando observamos una instalacin donde se realizan operacionesqumicas, lo primero que apreciamos es elcaosque rodea a una granparte de las mismas. Generalmente pensamos en grandes instalacionescomo son las de la industria qumica pesada o la petroqumica,consistentes en una serie de depsitos, torres, naves, hornos, etc.unidos por conducciones para el transporte de sustancias slidas,lquidas o gaseosas de una parte de la misma a otra. Todo esteentramado parece que est colocado de una manera casi catica y queafrontar cualquier estudio del mismo es casi imposible.

Si adems juntamos que al observar otra instalacin, aunque sea

diseada para la obtencin del mismo producto, el conglomerado deinstalaciones parece diferir en gran medida del anterior con el cual sologuarda similitud por su alto grado de complicacin, podemos suponerque afrontar el estudio, diseo y construccin de cualquier instalacinqumica es una tarea inabordable.


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PROCESO QUMICO = OPERACIONES INDIVIDUALES

OPERACIONES UNITARIAS.Cada una de las etapas en que se puededividir un proceso, apoyndose entcnicas comunes y en los mismosprincipios tericos y mtodos de clculo.

DEFINICIN

de una operacinanterior

a operacionesposteriores

Todo proceso qumico realizado a escala industrial puede subdividirse endiferentes etapas individuales de acondicionamiento, transporte o

transformacin de las materias involucradas en el proceso. A cada unade estas acciones la denominaremos operacin unitaria o bsica, y secaracterizar por basarse en un mismo conjunto de tcnicas, principiostericos y mtodos de clculo, realizndose en una instalacindenominada unidad de proceso, similar para cada operacin unitaria, eindependiente del proceso global en que participen. El nmero total deestas operaciones unitarias no es muy grande, no excediendo de 25 30diferentes, y normalmente slo unas pocas de ellas intervienen en cadaproceso concreto.

Cada operacin unitaria recibe materia de la anterior y obtiene productos

que utiliza la siguiente.


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Segn la reestructuracin de enlaces:qumicasfsica

Segn la miscibilidad de los compuestos:homogneas

heterogneas

Segn la variabilidad temporal:estacionariasno estacionarias

CLASIFICACIN DE LAS OPERACIONES UNITARIASO BSICAS

CLASIFICACIN

Las operaciones bsicas pueden ser:

oSegn la reestructuracin de los enlaces:

qumicas: si existe reestructuracin de enlaces intramoleculares(reaccin qumica), o excepcionalmente intermoleculares(reacciones de transposicin, isomerizacin, etc.).

fsicas: si solamente existe reestructuracin de enlacesintermoleculares (cambio de fase, desplazamiento, etc.).

oSegn la miscibilidad de los compuestos involucrados:

homogneas: si todos los componentes son miscibles entre siformando una disolucin o mezcla homognea, de forma que laspropiedades (composicin, temperatura, etc.) en todo el volumen

sean las mismas o presenten variaciones continuas.heterogneas: si uno o ms de los componentes se presentanen una fase diferente e inmiscible con las dems, de forma que seproduzcan discontinuidades en las propiedades dando lugar ainterfases que marcan la regin donde la propiedad cambiabruscamente de valor.

oSegn la variacin en el tiempo:

estacionarias: son aquellas operaciones en las que laspropiedades del sistema no se modifican con el tiempo.

no estacionarias: son aquellas operaciones en las que laspropiedades del sistema sufren variacin en el tiempo de maneracontinua o discontinua.


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El contacto entre fases inmiscibles puede ser:

en paralelo: si las diversas fases inmiscibles se desplazan en la misma

direccin y sentido.en contracorriente: si las diversas fases inmiscibles se desplazan en lamisma direccin y sentidos opuestos.

cruzado: si las diversas fases inmiscibles se desplazan en distintadireccin.

Se denomina etapa a cada uno de los fenmenos de contacto entrefases inmiscibles. En el caso de que se alcance el equilibrio en dichaetapa hablamos de etapa ideal o de equilibrio, en caso contrario decimosque se trata de una etapa real.



CONTACTO ENTRE FASES NO MISCIBLES.

Contracorriente

Ininterrumpido

Cruzado

Etapa: cada uno de los fenmenos de contacto entre fases nomiscibles.

Eficacia de una etapa real: rendimiento respecto al mximoalcanzable en una etapa de equilibrio o ideal

Intermitente

Paralelo

CONTACTO ENTRE FASES


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descargacarga

Rgimen estacionario Var f(t)

OPERACIN DISCONTINUA (rgimen no estacionario)

carga desarrollo del proceso descarga

Ejemplos: filtracin, cambio inico, reactor flujo discontinuosecuencial, sntesis por lotes.

OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y SEMICONTINUAS.

Var

t


DISCONTINUA: En este tipo de operaciones unitarias, las variablescaractersticas del sistema se modifican de forma creciente o

decreciente, pero continuamente con el tiempo para una misma posicin.Se caracterizan por poderse dividir temporalmente en etapa de carga,realizacin de la operacin y etapa de descarga y acondicionamiento,repitindose estas operaciones de forma cclica. En muchos casos,existe un tiempo muerto para acondicionamiento del equipo, entre elfenmeno de descarga (valor final de la variable) y el de carga (valorinicial de la variable) del ciclo siguiente.


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OPERACIN CONTINUA (rgimen estacionario)

Corrientede carga

Corrientede descarga

Ejemplos: decantador, digestor, alto horno

VENTAJAS

Elimina periodos carga/descargaFcil automatizacinReduccin mano de obraRecirculacin de reactivos y productosMayor uniformidad de productosFcil recuperacin materia y energa

INCONVENIENTES

Puesta en marcha complicadaDifcil adaptabilidadMano de obra cualificadaEquipos delicados y carosMaterias primas mas uniformesSolo indicado para grandesproducciones

Var

t

x = cte


CONTINUA: El sistema trabaja en rgimen estacionario, de forma quelas variables caractersticas del sistema no sufren variacin con el

tiempo (Var f(t)) para una posicin fija en el espacio aunque si puedenhacerlo de un punto a otro del sistema (Var = f(x,y,z)). En este tipo deoperaciones se eliminan los tiempos de carga y descarga, operacionesque se efectan mediante corrientes de entrada y salida del sistema. Porcontra, suele existir un corto espacio de tiempo inicial no estacionariodurante el cual las variables del sistema alcanzan los valores de trabajo.

Las operaciones continuas eliminan los periodos de carga y descarga,aunque presentan una mayor complicacin a la hora de la puesta enmarcha y modificacin de las condiciones de trabajo durante larealizacin del proceso, permitiendo una gran automatizacin del mismo

y una reduccin de la mano de obra, aunque esta ha de ser msespecializada al emplear equipos ms delicados, sofisticados y caros.Las operaciones discontinuas permiten la utilizacin de materias primasmenos uniformes, dando lugar a productos tambin menos uniformes yno favoreciendo los procesos de recirculacin de reactivos y productos,ascomo la recuperacin del calor o fro del sistema, y estn indicadaspara procesos de produccin de pequeas cantidades.


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OPERACIN SEMICONTINUA (rgimen no estacionario)

Corriente de carga Corriente de descarga

carga

descarga

Ejemplos: Secado de gases en doble columna.

Var

t

x = cte


SEMICONTINUA: cuando uno o ms materiales se cargan en la unidadde proceso, donde permanecen durante cierto tiempo mientras que otros

materiales entran y salen continuamente de la misma. En este caso, elrgimen de funcionamiento ser tambin no estacionario


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Cantidad demovimiento

Absorcin/desorcin

Intercambioinico

Calefaccin/refrigeracin

Fluido/slidoAdsorcin

Destilacin Extraccin Aislamiento Evaporacin/condensacin FluidosSlido/fluido

Torresrefrigeracin

Cristalizacin Liofilizacin

Secado Solidificacin

Materia Calor

En este apartado estudiaremos las operaciones unitarias en las queexiste fundamentalmente reestructuracin de enlaces intermoleculares,

dejando para ms adelante el estudio de las operaciones unitarias en lasque existe reordenacin de enlaces intramoleculares, campo que estudiala Ingeniera de las reacciones qumicas. Como hemos apuntadoanteriormente, todo proceso fsico o qumico y por tanto, toda operacinunitaria estar gobernado por fenmenos de transporte. Por esto resultaconveniente clasificar las operaciones unitarias atendiendo a lapropiedad (materia, energa o cantidad de movimiento) cuyo transportesea ms caracterstico


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DESTILACIN

Separacin por diferencia en las temperaturas de ebullicin de loscomponentes de una disolucin.

Pext

Text

P

T

LQUIDO

VAPOR

b)a)

Sustancia pura

http://www.diquima.upm.es/Investigacion/proyectos/chevic/catalogo/COLUMNAS/PAG3.HTM

DESTILACION

Destilacin:

Es una operacin unitaria basada en la ebullicin de una disolucin al

igualarse la presin de vapor de la disolucin (pvap = f(T)) a la presinexterna, con objeto de producir la separacin por diferencia en lastemperaturas de ebullicin de los componentes de la disolucin. Alaumentar la temperatura de una disolucin hasta alcanzar la temperaturade ebullicin se produce un vapor enriquecido en el componente de menortemperatura de ebullicin (mayor presin de vapor) en equilibrio con ellquido enriquecido en el componente de mayor temperatura de ebullicin(menor presin de vapor). Al vapor, condensado posteriormente, se ledenomina destilado y al lquido restante residuo.

Existen dos mtodos de producir el fenmeno de ebullicin:

aumentando la temperatura de la disolucin hasta alcanzar el valorindicado por la curva de equilibrio para la presin externa (camino a)

disminuyendo la presin externa hasta que la presin del sistema igualela de equilibrio (camino b)


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Vaporu

s

PA

PB

yBxB = 1 xB = 0xB

T = cteLiqu

idus

Disolucin bicomponentePA =PAxA PT=PA+P B=P AxA+P B x B=P AxA+P B (1-xA)=PB+x A(P A -P B )PB =PBx B Ley de Raoult

PA=PTyA PB =PTyB

BA

A

T

AA

PP

P

P

Py Ley deDalton

B

A

B

a

B0

A0

y

y

x

x

P

P =

DESTILACION

a) Curvas de destilacin:Para representar en un plano el equilibrio lquido/vapor de un sistema de dos

componentes, necesitamos fijar una de las tres variables siguientes: presin,temperatura o composicin.

Diagramas a temperatura constante: Para el clculo de la presin de equilibriode una disolucin a una temperatura dada en funcin de la composicin, seemplea la relacin conocida como Primera Ley de Raoult, que dice que la presinde vapor de un componente en una disolucin es igual a la presin de vapor delcomponente puro por la fraccin molar del mismo.

PA =PAxAPB =PBxB PT=PA+PB=PAxA+PBxB=PAxA+PB(1-xA)=PB+xA(PA -PB)

En equilibrio con el lquido se encuentra un vapor cuya presin vendr dada por

la Ley de Dalton que dice que la presin de vapor de un componente de un gases igual a la presin total de la mezcla gaseosa por la fraccin molar de dichocomponente en la misma.

PA = PTyAPB = PTyB yA=PA/PT=PA/(PA+PB)

Cuando el vapor se encuentra en equilibrio con el lquido, las presiones parcialesde los componentes A y B se igualan en ambas fases

PA =PAxA = PTyAPB =PBxB = PTyB (PA/PB)(XA/XB) =YA/YBSi suponemos que P

A> P

BPA/PB > 1 xa/xb < ya/yb (1-xb)/xb < (1-yb)/yb xb > ybpor lo tanto la composicin del vapor en equilibrio con una disolucin, seenriquece en el componente ms voltil (mayor presin de vapor)


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Teb(A)

Teb(B)

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

80

85

90

95

100

105

110

80

85

90

95

100

105

110

P = cte

Liquidus

Vaporus

yD

xD

Teb(dis)

Temperatura

xA

DESTILACION

Diagramas a presin constante: Los procesos de destilacin se realizannormalmente en condiciones de presin constante, ya sea esta la atmosfrica omenor que ella (destilacin a presin reducida). En los diagramas x-T, hay quetener en cuenta que la situacin es inversa a la de los diagramas x-P antesestudiados, de forma que el compuesto ms voltil ser el que tendr menortemperatura de ebullicin, y que la curva inferior corresponder a la lnea deliquidus y la superior a la de vaporus. El rea situada por debajo de la lnea deliquidus representa las condiciones temperatura y composicin para las que sepuede encontrar la disolucin en estado lquido, el rea situada por encima dela lnea de vaporus, indica las condiciones en que se puede encontrar en fasevapor dicha disolucin, y por ltimo, el rea comprendida entre ambas curvasnos da la regin de coexistencia de las fases lquido y vapor, siendo latemperatura de ebullicin de la disolucin el valor de la ordenada de la lnea deliquidus para la composicin de dicha disolucin (xD), encontrndose enequilibrio con el vapor de composicin dada por la lnea de vaporus para esamisma temperatura (yD)

En los sistemas de destilacin, existe una transferencia neta de masa desde laregin del caldern hacia la del condensador, que se puede calcular medianteun sistema de dos ecuaciones formado por el balance total molar y el de uno delos componentes.


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Vapor

Lquido

condensador Vaporcondensado

residuo

Destilacin simple:

Pext=x iPiTeb(A)

Teb(B)

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

80

85

90

95

100

105

110

80

85

90

95

100

105

110P = cte

Liquidus

Vaporus

yD

xD

Teb(dis)

Temperatura

xA

Pext=xAPA+(1-xA)PB

t xA

DESTILACION

TIPOS DE DESTILACIN: En funcin del contacto entre fases:

Destilacin simple: es aquella en que la disolucin a destilar, de composicin

xD, es calentada en el caldern, formndose un vapor enriquecido en elcomponente ms voltil, de composicin yD, que es recogido en elcondensador. La disolucin restante se empobrece en dicho componente,hasta alcanzar la composicin de equilibrio xA, variando con ello la temperaturade ebullicin de la disolucin, la cual aumenta en funcin del tiempo. Estemtodo de destilacin es utilizable solo cuando tenemos una disolucinbicomponente y las sustancias a separar poseen puntos de ebullicin muydiferentes (>25 C) y sus temperaturas de ebullicin a 1 atm no superan los150 C. La mezcla comienza a ebullir cuando la suma de las presionesparciales (Pixi) iguala a la presin exterior (generalmente la atmosfrica)


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Destilacin flash sbita: alimentacin a P y T brusco P (expansin)

Destilacin por arrastre de vapor: vapor (agua), disminucin Pparcial componentes Teb

Al imentac inP Y2X1 < X2

DESORCIN

Y1 X2

X1Y2

G1

G2

L2

L1

Y1 < Y2X1 > X2

A (gas) A (lquido)

gaslquido APAP >

ABSORCIN/DESORCIN

Fuerza impulsora: PA CA

El proceso de absorcin consiste en poner en contacto un gas con un l quido, odos lquidos inmiscibles entre si, de forma que algn componente pase unafase (G) a la otra (L) aumentando su concentracin en esta ltima (X

2> X

1) y

disminuyendo en la primera (Y2 < Y1).

En los sistemas de absorcin/desorcin, se crean en cada punto de los mismossituaciones de no-equilibrio debido a la diferencia de presin parcial de lasustancia a absorber entre las dos fases, de forma que este gradiente es elcausante de la transferencia de masa desde una fase a la otra. La desorcin ostrippinges el proceso inverso, obtenindose una transferencia de materiadesde la corriente lquida a la gaseosa.

En el caso de que las dos fases en contacto sean l quidos, en vez de laspresiones parciales la fuerza impulsora es el gradiente de concentracionesentre ellas.


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a. Entrada de gas

b. Salida de gas

c. Entrada de lquido

d. Salida de lquido

( )

( )gas

liquido

pAP

APK =

Columna de absorcin/desorcin Torre de refrigeracin

ABSORCIN/DESORCIN

a) Sistemas de absorcin:

Son sistemas que normalmente funcionan mediante flujo continuo o

semicontinuo, en funcin de que el aporte de lquido absorbente al sistema seaen continuo o por cargas. El gas se suministra al sistema siempre mediante unflujo continuo. En el caso de flujo continuo, el contacto entre las fases gas ylquido se realiza en contracorriente, de forma que se haga mximo el gradientede presin parcial del compuesto a transferir a la salida del flujo de gas, con loque se desplaza el equilibrio de absorcin hacia el vapor absorbido.

Como Kp=P(A)lquido/P(A)gas y P(A)lquido


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Presin de vapor: presin de saturacin de una sustancia gaseosa en equilibrio consu lquido a una determinada temperatura

( )vaportotal

vapor

WW

W.A.H

=

( )( )

100AP

AP.(%)R.H

vapor

=

Humedad relativa: razn entre la presin parcial del vapor contenido en el gas y lapresin de vapor de esa sustancia a la temperatura del gas, expresada comoporcentaje.

Presin parcial: presin que ejerce una determinada cantidad de sustancia gaseosaen un recipiente a una determinada temperatura.

Humedad absoluta: masa de vapor contenida en la unidad de masa del gas

EQUILIBRIO LQUIDO/VAPOR

Para el clculo de los balances de masa referidos a los procesos deacondicionamiento de gases, conviene tener en cuenta las siguientes

definiciones: Presin de vapor: es la presin de saturacin de una sustanciagaseosa en equilibrio con su lquido a una determinada temperatura

Presin parcial: es la presin que ejerce una determinada cantidad desustancia gaseosa en un recipiente a una determinada temperatura.Siempre ha de ser igual o inferior a la presin de vapor a esa mismatemperatura, en caso contrario se dice que las condiciones son desobresaturacin, situacin termodinmicamente inestable.

Humedad absoluta: es la masa de vapor contenida en la unidad demasa del gas

Humedad relativa: es la razn entre la presin parcial del vaporcontenido en el gas y la presin de vapor de esa sustancia a latemperatura del gas, expresada como porcentaje.


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( ) ( )rocioTvapT

APAP =

( )( )

( )

( ) 100

AP

AP100

AP

AP.R.H

Tvap

Tvap

Tvap

T rocio==

Gas saturado: cuando la presin parcial coincide con la presin de vapor a esatemperatura. La humedad relativa ser del 100% y la humedad absoluta se denominahumedad de saturacin.

Punto de roco: temperatura a la que hay que enfriar un gas para que la presin

parcial iguale a la de saturacin.

La relacin entre la humedad relativa y la temperatura de roco, viene dada por elcociente de la presin de vapor a la temperatura de roco y la presin de vapor a la

temperatura del gas.

EQUILIBRIO LQUIDO/VAPOR

Gas saturado: es aquel en el que la presin parcial de una sustanciacoincide con la presin de vapor a esa temperatura. La humedad relativa

ser del 100% y la humedad absoluta se denomina humedad desaturacin.

Punto de roco: temperatura a la que hay que enfriar un gas para quela presin parcial iguale a la de saturacin.

La relacin entre la humedad relativa y la temperatura de roco, vienedada por el cociente de la presin de vapor a la temperatura de roco y lapresin de vapor a la temperatura del gas.


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75

80

85

90

95

10 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

n de extracciones

Los dos disolventes deben ser inmiscibles entre si.

Disolvente IIDisolvente I+compuesto

El componente a separar debe ser ms soluble en el disolvente con el que se va arealizar la extraccin, que en el que se encuentra disuelto inicialmente.

KD = SA(DisII)/SA(Dis I) = [A]Disolvente II/ [A]Disolvente I

Disolvente II+compuesto

Disolvente I

Los dos disolventes deben poseer diferente densidad para separarse entre si porgravedad.

0

20

40

60

80

100

0 5 10 15 20volumen disolvente

Rendim

iento

(%

)

EXTRACCIN

EXTRACCIN:

Es la disolucin de uno o ms de los componentes de una disolucin en

otro disolvente distinto. Las condiciones para realizar un proceso deextraccin son:

que el componente a separar sea ms soluble en el disolvente con elque se va a realizar la extraccin, que en el que se encuentra disueltoinicialmente

que los dos disolventes sean inmiscibles entre si

que posean diferente densidad para poder separarse entre si porgravedad.

La proporcin en que se disuelve en cada lquido la sustancia a extraer

viene dada por el coeficiente de reparto KD=SA(DisII)/SA(DisI) = [A]disolI/[A]disolII la pareja de disolventes y de la temperatura a que se realice elproceso.


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Tiempo

capacidad de adsorcin:cantidad de sustancia que puedeser adsorbida por unidad de peso ovolumen de adsorbente,

http://www.diquima.upm.es/Investigacion/proyectos/chevic/catalogo/COLUMNAS/Pag5.htm

selectividad, es la tendencia aadsorberse de una sustanciacuando se encuentra en presenciade otras que pueden tambin seradsorbidas.

Tiempo

ADSORCIN

ADSORCIN:

Es la eliminacin de algunos componentes de una fase fluida mediante

un slido (carbn activo, arcilla, etc.) que los retiene en su superficie pormedio de interacciones dbiles (fisisorcin) o fuertes (quimisorcin). Sebasa en diferentes etapas locales de equilibrio, de forma que la sustanciaque tiene mayor tendencia a adsorberse tarda ms en desplazarse atravs del lecho de adsorbente, que la que se adsorbe menos, pudiendoincluso quedar retenida permanentemente en el slido. Los adsorbentesquedan definidos por dos factores:

capacidad de adsorcin: cantidad de sustancia que puede seradsorbida por unidad de peso o volumen de adsorbente,

selectividad, es la mayor o menor tendencia a adsorberse de unasustancia cuando se encuentra en presencia de otras que puedentambin ser adsorbidas


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RES--A+

USO

B+disol RES--A++B+RES--B++A+

A+disol AGOTAMIENTO

B+disol RES--A++B+RES--B++A+

B+disol

REGENERACIN

A+disol RES--B++ A+ RES--A++B+

B+disol

TIEMPO

[B+]RES

INTERCAMBIO INICO

INTERCAMBIO INICO:

Se basa en la posibilidad de sustituir especies inicas unidas por fuerzas

electrostticas a la red de un slido de naturaleza orgnica (redpolimrica) o inorgnica por otras del mismo signo presentes en unlquido que se hace discurrir a su travs. De manera similar que losadsorbentes, los materiales cambiadores de iones quedan definidos porsu capacidad de cambio (cantidad de in monovalente que puedenintercambiar por unidad de masa o volumen) y por su selectividad.

Los procesos de cambio inico estn gobernados por la diferencia deconcentracin (transporte de masa) existente entre el materialintercambiador y la disolucin, de manera que se establece un flujo netode materia desde el lquido hacia el slido (sustancia adsorbida o

intercambiada). Otra de las caractersticas comunes con los materialesadsorbentes es que los de cambio inico una vez alcanzada laconcentracin dada por su capacidad de cambio (funcin de la constantede equilibrio del proceso) cesa el flujo neto de materia slido/lquido ydeben ser tratadas para su regeneracin. El tratamiento de las columnasde cambio inico agotadas se puede efectuar de dos maneras distintas:

haciendo circular una disolucin concentrada del contrain original a sutravs, de forma que se recupera un concentrado del in de la disolucinde partida,

inertizando la columna de cambio inico por combustin (resinasorgnicas) o vitrificacin (resinas inorgnicas).


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Uso

Tiempo

[B]adsorbUso

[B]fluido

a)

[B]adsorb

[B]fluido

Tiempo

b) Columna A

Corrientede entrada

Corrientede salida

Uso

Regen

eracin

Vapor deagua

Vapor deagua + CO2

Regeneracin

A

INTERCAMBIO INICO

Columna B

B

Operacin discontinua Operacin semicontinua

Los sistemas de adsorcin e intercambio inico funcionan de maneradiscontinua, de forma que un cierto caudal de fluido se hace pasar por

una columna de adsorbente, quedando retenido el componente aseparar en dicho columna. La concentracin en el adsorbente aumentacon el tiempo, hasta alcanzar un valor mximo (saturacin) dado por lacapacidad de adsorcin del adsorbente para esa sustancia. A medidaque el adsorbente llega a su saturacin, la eficiencia de la columnadisminuye, aumentando la concentracin en la corriente de salida. Unavez que la columna est saturada, se procede a su regeneracin,recuperando la situacin inicial. Para evitar los periodos de inactividadque representa la regeneracin, las unidades de proceso suelen estarcompuesto de dos columnas de regeneracin montadas en paralelo, deforma que mientras una funciona la otra se esta regenerando,invirtindose la situacin cuando la primera se satura, de esta forma elsistema funciona en rgimen semicontinuo


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Conduccin es el proceso en el que la energa trmica se transfiere porcolisiones moleculares adyacentes a travs del medio material. El medio ensi no se mueve.

Conveccin es el proceso en el cual el calor se transfiere mediante elmovimiento real de un fluido.

Radiacin es el proceso por el cual el calor se transfiere en forma deondas electromagnticas.

TRANSFERENCIA DE CALOR

Transferencia de calor, en fsica, es el proceso por el que se intercambiaenerga en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes

partes de un mismo cuerpo que estn a distinta temperatura.El calor se transfiere mediante conveccin, radiacin o conduccin.Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultneamente, puedeocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos. Porejemplo, el calor se transmite a travs de una barra metlicafundamentalmente por conduccin, al poner la mano sobre una fuente decalor la sensacin de calor que percibimos es debida al aire caliente queasciende desde la fuente de calor por conveccin, y cuando noscolocamos a cierta distancia de una fuente de calor notamos el mismopor radiacin.


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CONDUCCIN: transmisin de calor ligada a la vibracin de los tomospor el calor

Ti

T1

T2

T

Espesor

K

K

Conductividad trmica de diversos materiales

Compuesto T(K)

K(Watt.m-1K-1)

Aire 273 0,024Corcho 298 0,055Fenilsilicona 373 0,144PET 298 0,15Poliester 298 0,17Rexinas epoxy 298 0,19PVC 298 0,21Arena silcica 373 0,26Lana de vidrio 298 0,502

273 0,552298 0,606Agua373 0,680

Vidrio Pyrex 373 1,254Slice vtrea 373 1,48Ladrillo refractario 1000 1,52Acero inoxidable 373 16,24Acero dulce 373 38,70Hierro (fundicin) 373 52,2Aluminio 373 205,32Cobre 373 375,84

dx

dTK

A

Qqx

LEY DE FOURIER


TRANSFERENCIA DE CALOR.

En los sistemas que no existe reaccin qumica ni transporte de carga

elctrica (trabajo elctrico), las formas ms comunes de transferencia deenerga son el trabajo y el calor. Cuando la transferencia de energ a seefecta mediante trabajo, los sistemas suelen estar gobernados por latransferencia de cantidad de movimiento, y sern estudiados msadelante.

Mecanismos de transferencia de calor.

Los procesos de transmisin de calor pueden efectuarse por uno o msde los mecanismos expuestos a continuacin.

a) Conduccin: Cuando entre dos partes de un sistema material, existe

un gradiente de temperatura, se da una transmisin de calor desde elfoco caliente hacia el fro, sin que haya transmisin macroscpica demateria, simplemente por transmisin de la energa cintica de lasmolculas y/o electrones de la zona caliente (mayor energa cintica)hacia la zona fra (menor energa). La cantidad de energa trmicatransferida en estado estacionario puede calcularse aplicando la ley deFourier, siendo proporcional al gradiente de temperatura y a laconductividad trmica del material. En la tabla se recogen los valoresmedios de la conductividad trmica de alguno de los materiales mscomnmente utilizados como conductores y aislantes trmicos.


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Ti

T1

T2

T

Espesor

K

Kdx

dTK

A

Qqx

R

T

AKe

TQ

==

1

2r

rln

TLK2Q

=pla

no

cilindro

( ) ( ) totali21itotal RQ)'RR(Q'RQRQ'TTTTTTT =+=+=+=+=

0

x

qZY =

No existe acumulacin de calor: estado estacionario

total

R

TQ

=


Dada una superficie plana infinita de un material de conductividadtrmica K, cuyas superficies externas se encuentran sometidas a una

diferencia de temperatura T, si tomamos una seccin de rea A yespesor e, el clculo del flujo de calor por unidad de rea, se determinaaplicando la ley de Fourier al estado estacionario, de forma que lacantidad de calor, Q, transmitida por la misma, sera: qx= Q/A = - KdT/dx

reagrupando variables e integrando tenemos

dT = -(Q/KA) dx Q = KAT/e

donde x2-x1 = e y T1-T2 = T. Redefiniendo ctes., tenemos Q = T/R

denominndose e/(KA) como resistencia trmica de dicho material (R).

Otra geometra muy comn en sistemas que transmiten energa trmica,

es la cilndrica, en la cual se puede suponer que en condicionesestacionarias no se transmite calor ms que en direccin radial. Sitomamos una longitud L de un cilindro infinito de radio interior r1 y radioexterior r2, al aplicar la ley de Fourier en coordenadas cilndricas,tenemos: q=Q/(2prL)=-KdT/dr

reagrupando variables, e integrando entre los valores a un lado y otro dela pared del cilindro Q/L=[2pK(T1-T2)/ln(r2/r1)] expresin similar a laobtenida para una placa plana e infinita

En el caso de que la transmisin de calor se efecte a travs de unapared formada por lminas de distinta naturaleza, considerando lastemperaturas que se alcanzan en las interfases de dichos materiales (Ti)y que el flujo de calor es el mismo en todas las secciones (procesoestacionario) tendremos:

TTotal=(Ti-T1)+(T2-Ti)=T+T=QR+QR=Q(R+R)=QRtotal Q=Ttotal/Rtotal.

( )( )12

21L

rr

TTAK

L

Q

=


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CONVECCIN: transmisin de calor ligado al movimiento de masa en el

interior de un fluido

RADIACIN: transmisin de calor ligada a ondas electromagnticas que sedesplazan por el espacio

Tc'q

p

Q1 = Q2 = Q3

A1 < A2 < A3q1 q2 (r2/r1)2Forzada: Agitacin y movimiento de fluidos, son operaciones de

transferencia de cantidad de movimiento.

Natural


Conveccin: Es el proceso de transmisin de calor ligado al movimientode masa en el interior de un fluido, y puede ser:

Natural: cuando viene motivada por el movimiento ascensionalcausado por la diferencia de densidad entre regiones calientes del fluido(generalmente menos densas) y regiones fras.

Forzada: cuando el movimiento del fluido viene inducido por algnagente de impulsin externo (agitacin, bombeos, etc.)

Radiacin: Es la forma de transmisin del calor ligada a ondaselectromagnticas que se desplazan por el espacio, de forma quecuando son absorbidas por algn cuerpo, provocan un aumento de latemperatura de este. Al producirse en todas las direcciones del espaciola atenuacin de la cantidad de calor por unidad de superficie es unafuncin del cuadrado de la distancia a la fuente de radiacin.


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OPERACIN MECANISMO

CONDUCCIN CONVECCIN RADIACIN

Aislamiento trmico Aislantes refractarios

Camisas de vaco

Espejos de

radiacin

Calefaccin refrigeracin

de fluidos

Intercambiadores

Placas solares

Hornos

Evaporacin/condensacin Evaporadores/

condensadores

AISLAMIENTO TRMICO:

espejos de radiacin

refractarios

camisas de vaco


Los procesos de transferencia de calor pueden basarse en uno o ms delos mecanismos de transferencia antes estudiados, como se resume en

la tabla.Aislamiento trmico: tiene por objeto evitar la transferencia de calordesde regiones del sistema que se encuentren a alta temperatura a otrasa baja temperatura. Uno de los casos ms complejos de este tipo desistemas es lo que se conoce como vasos termo o Dewar que utiliza lostres tipos de efectos.

Aislantes refractarios: son sistemas en los cuales se introduce unasustancia de baja conductividad trmica, de forma que se crea unabarrera a los fenmenos de transmisin por conduccin. Los aislantestrmicos suelen ser materiales cermicos o plsticos, a los cuales en

muchos casos se les favorece la formacin de microcavidades internasllenas de gas, con lo que se mejora el efecto de aislamiento. En losDewar hace las funciones de refractario el recipiente de doble pared devidrio (K = 1,254 Wattm-1K-1).

Camisas de vaco: son regiones del sistema donde se efecta vacocon objeto de que al no haber un medio material se impide la transmisinde calor tanto por conduccin como por coveccin. En los Dewar seobtiene este efecto haciendo vaco entre las dos paredes de vidrio delrecipiente.

Espejos de radiacin: son superficies reflectantes a la radiacininfrarroja, de forma que devuelven la energa calorfica que les llega enforma de radiacin. En los vasos termo esta funcin la realiza elrecubrimiento de espejo que se efecta en la pared exterior de vidrio.


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Intercambiadores de calor

Fluido 1

Fluido 2

Doble tubo

Fluido 2

Fluido 1

Carcasa y tubos

Fluido

Aerorrefrigerador

Fluido 2

Fluido 1

Placas

Calefaccin o refrigeracin de fluidos:


Calefaccin o refrigeracin de fluidos: Tiene por objeto aumentar(calefaccin) o disminuir (refrigeracin) la temperatura de un sistema

fluido. Se puede realizar mediante:Intercambiadores de calor: Son sistemas por los que se pone encontacto trmico dos fluidos separados por una pared permeable al calor(alto valor de conductividad trmica), pero que no permite el paso deninguno de los dos fluidos. Pueden ser:

De doble tubo: los fluidos circulan por tubos concntricos, generalmenteen contracorriente, de forma que el tubo interior hace de pared deintercambio.

De carcasa y tubos: dentro de un bao de un fluido se encuentransumergidos los tubos por los que circula el segundo fluido.

De placas: por un sistema de placas rugosas apiladas, unidas entre side forma alterna (las pares formando un circuito y las impares otro), sehace circular un fluido por cada sistema de placas. Suelen trabajar encontracorriente.

Aerorrefrigeradores: el fluido a acondicionar trmicamente se hacecircular por un sistema tubular constituido por un material de altaconductividad trmica al que se le aumenta la superficie de contacto conla atmsfera, transmitiendo este el calor a la atmsfera, de donde sedisipa por conveccin natural o forzada.


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Calefaccin o refrigeracin de fluidos:Placas solares

Hornos

Absorcin radiacin solar (RADIACIN)

Calentamiento aire recinto (cristal opaco a laRADIACIN IR, efecto invernadero)

Calentamiento agua serpentn(CONVECCIN-CONDUCCIN)

Prdidas: CONDUCCIN (cristal y soportes),CONVECCIN (aire exterior).

Aguacaliente

Agua fra

serpentn

cristal


Placas solares: Son sistemas en los cuales se calienta (enfra) unasuperficie, de forma que esta transmite el calor (absorbe el calor) por

conduccin.Hornos: Son sistemas en los que existe algn elemento (paredes,serpentn, etc.) que se calienta mediante combustin, corriente elctricao un fluido, y por radiacin transmiten al resto del sistema.


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Calefaccin o refrigeracin de fluidos:


Evaporacin/condensacin: concentracin de una disolucin obtenindose vapor del

disolvente/condensacin de un vapor mediante un lquido fro.

Alimentacin

(A)Vapor

agua

Agua

condensada

Solucin

concentrada

(SC)

Vapor

disolvente

Q

SC

A

Multiples efectos

Evaporacin/condensacin: Son sistemas en los que la transmisin decalor se efecta provocando un cambio de fase (evaporacin o

condensacin) de forma que la variacin de entalpa de dicho cambio esla que hace variar la temperatura del sistema. Se emplean en sistemasen los que uno de los componentes (disolvente) tiene una alta presin devapor con respecto al otro (soluto), de forma que los vapores que serecogen son exclusivamente del componente voltil. Los evaporadores,funcionan conceptualmente igual que los destiladores simples, aunquegeneralmente se colocan varios evaporadores en serie para recuperar elcalor latente del vapor formado, de forma que sirva para calentar ladisolucin a evaporar en una etapa posterior.


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CONTACTO GAS-LQUIDO:

Torres de refrigeracin

Lquido calienteGas hmedo

Gas seco Lquido fro

calor

agua

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MATERIA

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MATERIA.

Son operaciones en las que se produce un contacto entre fases,

realizndose transporte de materia y energa entre ambas fases, dichotransporte puede ser en la misma direccin o en direcciones opuestas.

Operaciones de Contacto Gas-lquido.

Estn muy relacionadas con los procesos de absorcin/desorcin, con ladiferencia de que este tipo de operaciones unitarias son controladas porel gradiente de concentracin y el de temperatura simultneamente.

Torres de refrigeracin: Son sistemas por los que una corriente de unlquido caliente, generalmente proveniente de un proceso derefrigeracin, se pone en contacto con una corriente de gas fro y no

saturado en el vapor del lquido a refrigerar, de forma que existe unatransferencia de vapor desde la corriente de lquido caliente al gas,similar al del proceso de humidificacin, realizndose simultneamentetransferencia de masa y de calor. Son operaciones heterofsicas, deforma que el contacto entre fases suele ser continuo y encontracorriente. Para mejorar el contacto entre fases, el lquido suele serpulverizado en forma delluvia, pudiendo pasar parte del mismo a lacorriente de gas. Este tipo de sistemas es ampliamente utilizado en lossistemas de climatizacin de edificios, centrales trmicas, etc.


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Pvap < Pvap

PvapPvap

Pvap TPvap vaco, corriente de gas seco

Secado

Sslido-gas disminucin de tamao departcula, extensin sobre bandejas, ...


Secado: Es el proceso por el cual el lquido retenido por un slido eseliminado del mismo por contacto con una corriente de gas caliente no

saturado en dicho lquido. La transferencia de masa se realiza en contradel gradiente de presiones existente entre el lquido embebido en elslido a secar (Pvap) y la presin parcial del vapor en la atmsferacircundante a la superficie de dicho slido (Pvap). Teniendo en cuentaque (Pvap) es funcin creciente de la temperatura del sistema, el empleode una corriente de gas caliente aumenta el grado de secado y lavelocidad del mismo. Otra forma complementaria de acelerar el procesode secado y el rendimiento del mismo, es disminuyendo Pvap haciendovaco (secado a vaco) o, ms comnmente, evacuando el vapor de lasinmediaciones del slido por medio de una corriente gaseosa. El tercerfactor a controlar para un aumento de la velocidad del proceso es hacerque la superficie slido-gas aumente, lo cual se consigue disminuyendoel tamao de partcula del slido. La transferencia de energa trmica seda por dos vas: i) por transmisin/conveccin desde las zonas calientesa las fras del sistema, ii) como calor absorbido por el vapor debido alfenmeno de evaporacin (endotrmico). El secado es una operacinheterofsica, generalmente de carcter semicontinuo, donde se hacecircular una corriente continua de gas caliente no saturado en el vapor aeliminar, a travs del lecho fijo o fluidificado (ver 2.4.2) del slido asecar.


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0S

Sln

2

1 0 S1 < S2, la solubilidad aumenta con T

CONTACTO SLIDO-LQUIDOslidodisolucin AA = 1221 T1T1RHSSln 0T1T1 12 1/T2

0S

Sln

2

1 >Si exotrmica H < 0 S1 > S2, la solubilidad disminuye con T

Solubilidad


OPERACIONES DE CONTACTO SLIDO-LQUIDO:

Solubilidad: Al poner en contacto un soluto con un disolvente se

establece una serie de interacciones entre las partculas de soluto y lasdel disolvente, fruto de estas interacciones es el paso de parte de lasmolculas de soluto a la disolucin, establecindose un equilibrio

Como todo equilibrio, queda definido por una constante caracterstica delproceso y de la temperatura que denominamos solubilidad, o cantidadmxima de un soluto que puede estar en disolucin en un disolventedado a una determinada temperatura. La mayor parte de las sustanciasaumentan su solubilidad con la temperatura (proceso endotrmico), peroalgunas la disminuyen (proceso exotrmico)


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(1) Cristalizadores de tanque [ ] T1

Cristalizacinslidodisolucin

AA []

T

sobresaturacin

3

(3) Cristalizadores de vaco

2(2) Cristalizadores-evaporadores [ ] T

Linea sobresaturacin:nucleos Linea solubilidad: nucleos


Cristalizacin: se basa en llevar una disolucin a condiciones tales deconcentracin y temperatura que el compuesto disuelto (A) supere las

condiciones de solubilidad (SA), dando lugar a una disolucinsobresaturada, que espontneamente evoluciona hasta alcanzar lascondiciones de equilibrio, segregando el exceso de sustancia disuelta enforma slida

Tipos de cristalizacin: para producir la cristalizacin de un compuestoA a partir de una disolucin del mismo en unas determinadascondiciones de concentracin y temperatura, podemos actuar de dosmaneras diferentes:

modificando la temperatura del sistema.

aumentando la concentracin del soluto A en la disolucin

Tipos de cristalizadores:

Cristalizadores de tanque: son depsitos termostatizados, donde alvariar la temperatura del sistema disminuye la solubilidad delcompuesto que se quiere cristalizar.

Cristalizadores evaporadores: son balsas de gran tamao donde seproduce la evaporacin de parte del disolvente mediante calefaccin(solar o por aire caliente), aumentando la concentracin de soluto ycon ello su cristalizacin

Cristalizadores de vaco: son recipientes cerrados donde al efectuarvaco, se provoca la evaporacin de parte del disolvente y con ello lainsolubilizacin del soluto.


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CONTACTO SLIDO-LQUIDO:

Solidificacin

B=1B=0

Tem

pe

ratura

tiempo

B=0,6

300

200

T(C)

A=1 B=1

B=0,2 B=0,4 B=0,8

Lquido

Lquido + slido ALquido +slido B

Slido A + Slido B

0.6

M

N

slidolquido AA D

C

Lquido

Gas

Slido

Presin

Temperatura

A

B


La solidificacin es el proceso por el cual una sustancia en estadolquido, pasa a estado slido. Cuando se realiza el proceso con una

sustancia pura la transformacin tiene lugar a temperatura fija para unamisma presin (temperatura o punto de solidificacin), por el contrariocuando la solidificacin involucra a una mezcla de sustancias latemperatura puede no ser fija, sino variar entre ciertos lmites en funcinde la composicin relativa del sistema.


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D

C

Fase A

Gas

Slido

Presin

Temperatura

A

B

Ttriple

Ptriple

CONTACTO GAS-SLIDO:

Liofilizacinslidogas AA

CONGELACIN

VACIO

SUBLIMACIN


La liofilizacin es el proceso por el cual una sustancia slida pasadirectamente a estado vapor. Este proceso es posible siempre que el

sistema se encuentre a presiones inferiores a las del punto triple decoexistencia slido-vapor-fase condensada.

Las instalaciones donde se realiza esta operacin son cmaras cerradasy refrigeradas donde se somete al material a liofilizar a un proceso decongelacin y posterior vaco.


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CIRCULACIN INTERNA DE FLUIDOS:

FluidoEc Q

rozamientoFluido Ec Q

turbulencia

Fluido

Ec = - Ep

Sistemas de impulsin y control

Conducciones

Transformacin de energa cintica en calor:

Transformacin de energa cintica en energa potencial:

Bombas y compresores

Vlvulas

TRANSFERENCIA DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO

La transferencia de cantidad de movimiento se da en aquellos sistemasen que una parte del mismo se desplaza con respecto a otra o a las

paredes del recipiente.CIRCULACIN INTERNA DE FLUIDOS:

Cuando un fluido (gas, lquido o polvo finamente dividido) se desplazapor el interior de una instalacin, parte de su energa cintica setransforma en calor debido a los fenmenos de rozamiento. Este efectose ve acrecentado cuando en la instalacin se producenestrechamientos, codos, rugosidades, etc. que perturban el movimiento ocuando se favorece el rgimen turbulento del fluido (alta velocidad,dimetros estrechos, etc.)

Otra causa de modificacin en la energa cintica de un fluido es ladiferencia de altura, que provoca una transformacin de energa cinticaen potencial o viceversa.

Los sistemas de desplazamiento de fluidos incluyen:

Conducciones: son sistemas abiertos (canales) o cerrados (tuberas)por cuyo interior se desplazan los fluidos.

Bombas y compresores: para contrarrestar estos efectos antesdescritos es necesario aportar al sistema energa cintica suplementariamediante sistemas de impulsin que pueden ser bombas (lquidos) ocompresores (gases).

Vlvulas: son los sistemas que sirven para controlar el flujo de fluidopermitiendo el paso de mayor o menor cantidad del mismo.


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CIRCULACIN DE FLUIDOS A TRAVS DE UN LECHO SLIDO:

Fluidizacin y transporte neumtico:

Lecho fijow > P S

Lechofluidificado

w = P S

Transporteneumtico

w < P S


CIRCULACIN DE FLUIDOS A TRAVS DE UN LECHO SLIDOporoso puede presentar tres situaciones:

El peso del lecho sea mayor que la fuerza ejercida por el fluido (w >PS), en cuyo caso el fluido atravesar dicho lecho poroso sindesplazarlo.

El peso del lecho sea igual que la fuerza ejercida por el fluido (w =P.S), en cuyo caso solo podr haber desplazamiento relativo de unaspartes del lecho con respecto a otras (lecho fluidificado).

El peso del lecho sea menor que la fuerza ejercida por el fluido (w 1


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Centrifugacin y ciclonado: Separacin de una fase dispersa (slido o

lquido) de una fase continua (lquido o gas) de densidades diferentes,

basadas en un sistema mecnico o neumtico de rotacin.

Centrifugacin

Agitacin y mezcla:

Sistemas mecnicos utilizados para

homogeneizar fases fluidas.

http://www.diquima.upm.es/Investigacion/proyectos/chevic/catalogo/CICLONES/PAG8.htm

Ciclonado


Centrifugacin y ciclonado. Son mtodos de separacin de una fasedispersa (slido o lquido) de una fase continua (lquido o gas) de densidadesdiferentes, basadas en un sistema mecnico de rotacin (centrifugacin) oneumtico (ciclonado).

La agitacin y mezcla son sistemas mecnicos o neumticos utilizados parahomogeneizar fases fluidas.

Los objetivos de mezclado son:

1. Producir mezclas fsicas simples donde no se efecten reacciones nicambios en el tamao de partcula.

2. Efectuar cambios fsicos:

- disolucin de compuestos.

- formacin de cristales.

3. Llevan a cabo una dispersin en aquellos casos en que se va a fabricar unproducto de apariencia homognea.

4. Promover una reaccin, es el uso ms importante.

Tipos de mezcladores:

a) Mezclador de flujo: se usa en los sistemas continuos, el mezcla se producepor interferencia en el flujo.

b) Mezcladores de paletas o brazos: incluyen un gran nmero de tipos segnlas paletas utilizadas. El flujo se produce hacia las paredes del tanque. Seutiliza para fluidos viscosos.

c) Mezcladores de hlice: utilizan dos hlice con las paletas dispuestas paraque propulsen el fluido en direcciones opuestas. Fluidos poco viscosos.

d) Mezcladores de turbina: los materiales son sumergidos en el fluido con elque va a mezclarse. Giran a velocidades moderadas y altas. Fluidos conviscosidad intermedia.


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Trituracin y molienda: acondicionado al tamao adecuado. Reduccin deltamao sometiendo al material a esfuerzos de compresin, impacto, cortado,cizalladura y friccin.

Quebrantado: 60 mm > > 30 mm.Triturado: > 1 mm.Molido: 0,42 mm > > 0,074 mm (35 y 200 mallas).Maquinas de corte: dimensiones fijas.

Cribado y tamizado:separacin de slidos en funcin de su tamao.

Direccin delflujoLuz

REDUCCIN DE TAMAO Y SEPARACIN

REDUCCIN DE TAMAO: Consiste en cortar o romper partculas slidas en piezasms pequeas. Formas de romper un slido en los equipos de reduccin de tamao:

1. Compresin: reduccin gruesa, slidos duros, da lugar a slidos poco finos.

2. Impacto: genera productos gruesos medios y finos.

3. Friccin o rozamiento: da lugar a productos muy finos a partir de materialesblandos.

4. Cizalladura o corte: da lugar a un tamao definido de partcula.

Equipos util izados

A. Quebrantadores: maquinas de baja velocidad para la reduccin gruesa de grandescantidades de slidos.

B. Trituradores: El producto procedente del quebrantador se introduce en el molino yse reduce a partculas finas ( > 1mm).

C. Molinos: Reducen slidos hasta partculas finas (polvo) con un tamaocomprendido entre 0,42 y 0,074 mm.D. Maquinas de corte: Se utilizan cuando se quieren conseguir dimensiones fijas opara materiales demasiado tenaces o elsticos.

CRIBADO Y TAMIZADO: separacin de slidos de diferentes tamaos por medio deun medio material discontinuo o malla que se caracteriza por las dimensiones de ladiscontinuidad o luz.


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S L ID O-

FLUIDO

S L ID O-

SLIDOFLUIDO-FLUIDO

SEPARACIN

M ECNICA

Sedimentac in

Flotacin

Filtracin

Centr ifugacin

Coleccin polvos

Manual

Cribado

Separacin

magnt ica

Decantacin

Flotacin

SEPARACIN

M OLECULAR

Secado

AdsorcinIntercambio

inico

Cristal izacin

Extraccin condisolventes

(lixiviacin)

Evaporacin

Desti lacinAdsorcin/desorcin

Extraccin con

disolventes

Membranas

TECNICAS DE SEPARACIN

Los procesos de separacin pueden ser a escala macro y microscpica(operaciones de separacin mecnica) o molecular. En ambos casos

sirven para separar un slido de un fluido, dos slidos entre si o dosfluidos entre s.


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Desmineralizacin del aguaL SINTERCAMBIO INICO

Eliminacin de olores concarbn activo, secado de gases

L S, G SS L, S G

ADSORCIN/DESORCIN

Obtencin extractos vegetales,extraccin de grasas animales yvegetales, obtencin metalesLavado de la ropa

Separacin de asfaltos delpetrleo

S L (lixiviacin)

S L (lavado)

L L

EXTRACCIN

Eliminacin CO2 en la sntesisNH3Eliminacin de disolventesorgnicos en el agua

G LL G

ABSORCION/DESORCION

Fraccionamiento del petrleoL GDESTILACIN

EjemplosContactoOperacin

CUADRO RESUMEN OPERACIONES BSICAS(transferencia de materia)


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EjemploContactoOperacin

Obtencin caf solubleS + calor GLIOFILIZACIN

Compactacin fangos enestaciones depuradorasS + calor GSECADO

Purificacin antibiticos desntesisL + calor SCRISTALIZACIN

Refrigeracin circuito agua encentrales trmicas

Aire acondicionado

L + calor G

L + calor G

G + calor L

TORRES REFRIGERACINHUMIDIFICACINDESHUMIDIFICACIN

(ACONDICIONAMIENTO GASES)

Concentrado de la leche,obtencin de agua potable enplantas desalinizadoras

L GEVAPORADORES/CONDENSADORES

Refrigeracin y calefaccin defluidos, reactoresCoccin cermicas y porcelanas

L,G (placas, tubos)L,S,G (Hornos)

INTERCAMBIADORESCALOR

CUADRO RESUMEN OPERACIONES BSICAS(transferencia de materia/energa)

operaciones de separación

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