UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADASESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO
OPERACIONES UNITARIAS
Nombre: Jessenia Lpez.Carrera: Petroqumica.Fecha: 24 de Abril de
2015.Tema: El estado lquido y las principales operaciones unitarias
que se utiliza en el manejo de los lquidos en la industria
qumica.
Estado lquidoFig 1.Es un estado de la materia con densidad y
volumen constante, pero sin una forma definida, pude cambiar si
esta es sometida a una fuerza adaptando la forma del recipiente que
los contiene, pero su forma real en la naturaleza es una esfera, al
igual que los gases, los lquidos fluyen por efecto de la
gravedad.
Fig 2.Las molculas de los lquidos estn cerca unas de otras por
las fuerzas de atraccin estas son menores que en slidos, formando
entre si pequeos huecos que permita su fluidez ejerciendo fuerzas
de cohesin. Dependiendo a las partculas de las sustancias y la
energa que emitan en forma de calor se determina relaciones
moleculares ms fuertes influyendo en la velocidad del lquido al
fluir este se desplazara con ms facilidad o se detendr su velocidad
esto se puede observar cuando un lquido es viscoso o no.
Fig 3.Cuando un lquido es colocado dentro de un recipiente, sus
molculas son empujadas en todas las direcciones y estas chocan
entre si provocando una fuerza neta igual a cero con un estado
energa menor que las partculas que se encuentran en la
superficie.
Fig 4.Los lquidos tienen mayor energa entra las partculas de
este modo pueden vibrar con mayor facilidad, puede moverse y
separndose de forma libre entre s, las partculas de los lquidos
pueden romperse y formarse con gran velocidad. El movimiento de los
lquidos es desordenado pero al aumentar la temperatura aumenta el
movimiento de sus partculas.
Fig 5.Un lquido que est dentro de un recipiente, y se encuentra
a una densidad uniforme, gravedad constante, y a mayor profundidad,
tendr mayor presin.
Fig 6.Las molculas que se encuentran en la superficie de los
lquidos tienen mayor estado de energa, minimizando el rea de la
superficie y esto a su vez adquiere una mayor resistencia a fuerzas
externas, este fenmeno es conocido como tensin superficial. La
tensin superficial permite la formacin de gotas, burbujas y el
efecto de capilaridad.
Fig 7.Se hallan en estado lquido el agua, el vino, el vinagre,
etctera. Los lquidos junto a los gases, conforman los fluidos. Es
un estado intermedio de agregacin entre los gases y los slidos.
Fig8.Cuando un lquido pasa al estado gaseoso por accin del
calor, se denomina o ebullicin cuando llega al llamado punto de
ebullicin, donde la presin del vapor del lquido es igual a la
presin del medio que lo rodea. El lquido puede pasar, al
congelarse, al estado slido.
Fig 9.Si un lquido pierde energa para alcanzar su punto de fusin
formara la cristalizacin de los slidos Se llama cristal lquido
porque mantiene ordenada su estructura molecular.
Operacin unitariaEn las industrias de procesos qumicos, fsicos,
biolgicos y de alimentos, existen muchas semejanzas al referirse a
las etapas individuales, diferenciables entre si y que pueden
dividirse en tales procesos; llamadas operaciones unitarias. Las
operaciones unitarias se refieren al estudio de transferencia y los
cambios de energa, la transferencia y los cambios de materiales que
se realiza por medios fsicos y fisicoqumicos. Las operaciones
unitarias tienen como objeto modificar las condiciones de una
unidad de masa para conseguir una finalidad. Una trasformacin es
modificar las condiciones de la materia para fines ms tiles dentro
de la industria. Se puede realizar por distintas formas:
Modificando la masa o composicin del cuerpo primario ya sea
mezclndolo Separndolo o hacindolo reaccionar qumicamente
Modificando la calidad de la energa que posee el cuerpo.
Modificando las condiciones relativas a la cintica del cuerpo
primario, ya sea aumentando o disminuyendo su velocidad o
modificando la direccin que tiene en el espacio. Un cuerpo es
totalmente definido cuando se especifica la cantidad de masa,
energa y su velocidad de dicho cuerpo. De este modo para la
clasificacin de las operaciones unitarias se atiende a la propiedad
que predomina en una transformacin. En base a ello la clasificacin
se hace en dos grandes grupos:Operaciones unitarias
qumicas.Operaciones unitarias fsicas De transferencia de materia.
De transferencia de energa. De transferencia simultnea de materia y
energa. De transferencia de cantidad de movimiento.
Complementarias.
En todas las operaciones unitarias hay en comn el concepto de
fuerza impulsora. La cantidad de la propiedad transferida por
unidad de tiempo y superficie es igual a la fuerza impulsora
partido de la resistencia.Vamos a estudiar la fuerza impulsora para
los tres tipos de propiedades. Materia: La fuerza impulsora es
igual a las diferencias de concentraciones, presiones en el seno
del fluido que estemos estudiando. Energa: La fuerza impulsora se
da cuando existe una diferencia de temperaturas en el seno de la
masa. Cantidad de movimiento: La fuerza impulsora es la diferencia
de velocidades que existe entre dos zonas del fluido.Operaciones
unitarias qumicasLa fuerza impulsora hay que considerarla en
relacin al aspecto termodinmico que nos indica el avance de la
reaccin .En relacin con el aspecto cintico, la velocidad de la
reaccin qumica depende de la temperatura y de las concentraciones
de los reactivos.Operaciones unitarias fsicasRegidas por
transferencia de materia estn basadas en un fenmeno denominado
difusin. Las masas se ponen en movimiento o intentan mezclarse como
consecuencia de que existen en el fluido gradientes de
concentracin. Cuando se colocan dos fases que no se encuentran en
equilibrio en relacin con un determinado componente lo que ocurre
es que dicho componente se transfiere de una a otra intentando
alcanzar el equilibrio.Aprovechando este fenmeno de la difusin se
ponen en contacto fases distintas y lo que sucede es que los
componentes van a intentar igualarse y se realiza el diseo de
aparatos para lograr dicha separacin. Esta separacin puede tener
dos objetivos: Separar una sustancia que est impurificando un
fluido. Separar un compuesto que tenga un valor intrnseco mayor
estando por libre.Tambin es posible la separacin basndonos en la
diferencia de velocidades de difusin a travs de una membrana
porosa. Es necesario realizarlo en repetidas ocasiones y no siempre
es ms corriente la separacin por transferencia entre
fases.Clasificacin de las operaciones unitarias en los
lquidos.Operaciones unitarias ms importantes y que se pueden
combinar en diversas secuencias en un proceso industrial. Flujo de
fluidos. Estudia los principios que determinan el flujo y
transporte de cualquier fluido de un punto a otro. Transferencia de
calor. Esta operacin unitaria concierne a los principios que
gobiernan la acumulacin y transferencia de calor y de energa de un
lugar a otro. Evaporacin. En esta operacin una sustancia en estado
lquido pasa a estado gaseoso, alcanzo la energa necesaria para
poder romper la tensin superficial. Ejemplo: evaporacin del agua en
la sal. Esta operacin se utiliza en industrias: lecheras, de jugos
de fruta, avcola. Secado. Separacin de lquidos voltiles en
materiales slidos. El secado en muchas ocasiones es una etapa final
en una serie de operaciones. Se puede separar un slido de un lquido
por: Eliminacin del lquido por adsorcin de un slido Reduccin del
contenido del lquido en el slido Un proceso de ebullicin sin
presencia de aire. Ejemplo: el secado de granos, de la madera, del
carbn, de la sal, etc. Destilacin. Separacin de los componentes de
una mezcla lquida por medio de la ebullicin basada en las
diferencias de presin de vapor o volatilidad. Se utiliza columnas
de relleno. Su aplicacin es en el petrleo, solventes, licores, etc.
La destilacin se clasifica en: Destilacin sencilla. Se aplica a
lquidos orgnicos donde el punto de ebullicin son bastante
diferenciados. Destilacin fraccionaria. Se realiza varias
separaciones en un sistema sencillo y continuo. Destilacin por
arrastre de vapor. Ayuda a separar sustancias insolubles en el agua
de mezclas de sustancia no voltiles con voltiles, se lo realiza a
temperaturas bajas. Destilacin a presin reducida o al vaco. Se
utilizan en sustancias que no se pueden purificar por destilacin
utilizando temperaturas cercanas a su punto de ebullicin normal
para descomponerlas. Absorcin. Consiste en colocar un gas con un
lquido con el fin que se disuelva o recuperar algn componente del
gas. Este proceso implica una difusin molecular turbulenta o una
trasferencia de masa de la fase liquida con la fase gaseosa. Se
utiliza columnas o torres de relleno para este proceso unitario.
Ejemplos: pinturas, en la preparacin del agua de Seltz. Separacin
de membrana. Este proceso implica separar un soluto de un fluido
mediante la difusin de este soluto de un lquido o gas, a travs de
la barrera de una membrana semipermeable, a otro fluido. Extraccin
lquido-lquido Separa componentes de una mezcla no homognea mediante
la relacin de sus concentraciones en dos fases liquidas inmiscibles
En este caso, el soluto de una solucin lquida se separa ponindolo
en contacto con otro disolvente lquido que es relativamente
inmiscible en la solucin. Desorcin. Es la mezcla de un gas y lquido
que son arrastrados por una muestra de gas inerte eliminando la
muestra de lquido en el gas. Se utiliza para eliminar sustancias
malignas del suelo, en procesos qumicos en el secado del cloro.
Adsorcin. Consiste en la eliminacin de un lquido mediante un
adsorbente slido como: el carbn activado, almina activa o gel de
silicio. Se emplea en la decoloracin de lquidos, para recuperar
disolventes contaminantes. Lixiviacin lquido-slido o lavado.
Consiste en el tratamiento de un slido finamente molido con un
lquido que disuelve y extrae un soluto contenido en el slido.
Cristalizacin. En una solucin en estado liquido pasa al estado
gaseoso formando cristales que precipitan, esto puede realizarse
por sublimacin por fusin y luego enfriamiento de la masa fundida o
por evaporacin de un disolvente en una solucin saturada. La
cristalizacin se utiliza para Separaciones fsico-mecnicas. Implica
la separacin de slidos, lquidos o gases por medios mecnicos, tales
como: filtracin, sedimentacin o reduccin de tamao, que por lo
general se clasifican como operaciones unitarias individuales.
Procesos fundamentales de transporte
Transferencia de momento lineal. Se refiere a la que se presenta
en los materiales en movimiento, como en operaciones unitarias de
flujo de fluidos, sedimentacin y mezclado. Transferencia de calor.
En este proceso fundamental se considera como tal a la
transferencia de calor que pasa de un lugar a otro; se presenta en
las operaciones unitarias de transferencia de calor, secado,
evaporacin, destilacin y otras. Transferencia de masa. En este caso
se transfiere masa de una fase a otra fase diferente; el mecanismo
bsico es el mismo, ya sea que las fases sean gaseosas, slidas o
lquidas. Este proceso incluye destilacin, absorcin, extraccin
lquido-lquido, separacin por membranas, adsorcin y
lixiviacinCualquier anlisis de transporte deben ser consideradas
las leyes fundamentales que rigen la naturaleza: Ley de conservacin
de masa. Ley de la termodinmica. Ley del movimiento de Newton.
Referencias:
Definicion de los conceptos. (s.f.). Recuperado el 23 de Abril
de 2015, de
http://deconceptos.com/ciencias-naturales/liquido#ixzz3Y5EGqaDW
Estados de la materia. (s.f.). Recuperado el 2015 de Abril de 23,
de http://www.artinaid.com/2013/05/el-estado-liquido-de-la-materia/
Fisicanet. (s.f.). Recuperado el 23 de Abril de 2015, de
http://www.fisicanet.com.ar/quimica/industrial/ap07_operaciones_unitarias.php
Geancoplis. (1998). Procesos de transporte y operaciones unitarias.
Cecsa. Operaciones Unitarias . (s.f.). Recuperado el 23 de Abril de
2015, de
:http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4090002/docs_curso/pages/cap1/c1_4.htm
Operaciones Unitarias . (s.f.). Recuperado el 23 de Abril de 2015,
de
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/332569/MODULO_332569_EXE/operaciones_unitarias_y_clasificacin.html
Rojas., A. (s.f.). slideshare. Recuperado el 23 de Abril de 2015,
de http://es.slideshare.net/acazro/operaciones-unitarias-30783593
Transferancia de masa. (s.f.). Recuperado el 23 de Abril de 2015,
de
http://publicaciones.ua.es/filespubli/pdf/LD84790876683600668.pdf
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