Diagramas de bloques
-> Representación gráfica de las
Operaciones que constituyen un proceso así́ como las corrientes que intervienen
En cada una de ellas de forma que se facilita la visualización de la relación
Entre las variables que interfieren en el sistema. Cada operación es un bloque,
Cada corriente una flecha
Análisis dimensional
-> es un instrumento matemático que,
Una vez conocidas todas las variables implicadas en un fenómeno, permite
Agruparlas en un número reducido de razones o números adimensionales, mediante
Los cuales se simplifica y hace asequible la experimentación necesaria para
Hallar la ecuación que las relaciona.
Teorema p de Buckingham
-> “Se dice que una serie de números
Adimensionales es completa, cuando todos ellos son independientes entre sí, y
Cualquier otro que pudiera formarse con las mismas variables sería combinación
Lineal de dos o más de los de la serie completa”.
¿Cuándo una ecuación es adimensional? Requisitos que Debe cumplir:
Es adimensional Cuando en una ecuación su combinación de variables con sus respectivas Dimensiones se anulen. Recibe el nombre de número, grupo o razón adimensional y Su valor es siempre el mismo no importa el sistema de unidades que se utilice, Siempre que estas sean acordes.
Ejemplo: Nº de Reynolds
Re =u×d×r/m
u = velocidad
Con la que circula un fluido = L×t-1
D = diámetro de la tubería = L
r = densidad del fluido = M×L-3
m = viscosidad del fluido = M×L-1 ×t-1
¿Qué es la transmisión de calor por convección? ¿Qué Tipos existe y qué ecuación la rige?
La convección es una de las tres formas De transferencia de calor y se caracteriza porque se produce por medio de un Fluido (líquido o gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes Temperaturas. La convección se Produce únicamente por medio de materiales, la evaporación del agua o fluidos. Lo que se llama convección en Sí, es el transporte de calor por medio del movimiento del fluido (propagación por diferencia de densidad de Fluidos).
Hay os tipos de Convección, natural o forzada. La ecuación que la rigese conoce como Ley de Newton del transporte de cantidad de movimiento.
Requisitos para que una ecuación sea válida:
Una ecuación es Utilizable directamente con las unidades de cualquier sistema de unidades sólo Si la ecuación es homogénea, uniforme y acorde. Antes de aplicar una ecuación determinada es Necesario realizar un análisis de las dimensiones (homogénea) y de las unidades (uniforme y acorde) que contiene.
Operación Unitaria:
Cada una de las Acciones necesarias de transporte, adecuación y/o transformación de las Materias implicadas en un proceso químico. La instalación donde se realiza una Operación determinada, constituye una unidad de proceso, cuyo diseño es Especifico y similar cualesquiera que sean el proceso, el tipo y condiciones de Las materias tratadas.
Extracción liquido-liquido:
Es la separación De los componentes de una disoluciónlíquida por contacto con otro líquido (disolvente) inmiscible con la disolución pero que disuelve preferentemente a Uno de sus componentes. Se basa en la diferencia de solubilidades de los Componentes. Se utiliza cuando no se puede aplicar la destilación porque la Mezcla a separar tiene componentes de punto de ebullición próximos o no pueden Soportar altas temperaturas.
Tras el contacto Se obtienen dos fases líquidas: el extracto, que es la corriente de disolvente Una vez que ha recibido el soluto contenido en la alimentación; y el refinado, Que es la corriente de alimentación una vez que se le ha empobrecido en el Soluto.
Extracción solido-liquido:
Extracciónen la Que el componente a separar con el disolvente forma parte de un sólido. Se Denomina lixiviación, si el interés es separar el soluto del sólido para Aprovechar dicho soluto (lixiviación de metal de un mineral) y lavado si el Interés es liberar al sólido del soluto (eliminación de impurezas). Igualmente, Obtenemos extracto (disolvente + soluto) y refinado (sólido – soluto)
Destilación:
Operación Unitaria de transferencia de materia (probablemente la más utilizada en la Industria química) cuyo objetivo es la separación de los componentes de una Mezcla líquida en función de sus presiones de vapor.
Destilación simple:
Consiste en
Hervir la mezcla líquida en un recipiente denominado caldera, generándose un
Vapor en equilibrio con el líquido. El vapor, una vez condensado, constituye el
Destilado y el líquido que queda en la caldera, se denomina líquido residual.
La destilación simple a su vez puede ser:
• cerrada o de
Equilibrio.
• súbita o «flash».
• abierta o diferencial
Destilación Cerrada: el líquido se Lleva a una temperatura intermedia entre la de principio y fin de ebullición, Dejando que la fase vapor formada alcance el equilibrio con la fase líquida a Dicha temperatura. Se establece, por tanto, un solo equilibrio.
Destilación Súbita: La alimentación Se calienta a una temperatura elevada pero manteniendo también una elevada Presión para que no hierva. El líquido recalentado al entrar en la columna, a Menor presión, se expansiona vaporizándose de forma súbita los componentes más Volátiles
Destilación Abierta: se va Calentando la mezcla líquida inicial hasta su temperatura de ebullición y Retirando continuamente los vapores. A medida que transcurre la operación la Mezcla líquida se empobrece en los componentes más volátiles, elevándose la Temperatura de ebullición de la mezcla. A su vez, los vapores se van Empobreciendo en los componentes más volátiles, por lo que su temperatura de condensación aumenta.
Evaporación:
Un evaporador es Un intercambiador de calor cuyo objetivo es el de concentrar una solución Obteniéndose vapor del disolvente. Se emplea en industrias en las que se desee Aprovechar el concentrado (concentración de leche) o aprovechar el disolvente (desalinización del agua de mar).
Normalmente, se Disponen de varios evaporadores en serie en los que el vapor generado en uno de Ellos se utiliza como medio de calefacción para el siguiente (evaporadores de Múltiple efecto).
Condensación:
Consiste en
Licuar un vapor retirando un calor equivalente a su calor latente de
Vaporización, empleando para ello un líquido más frío denominado refrigerante.
Se emplea en muchas ocasiones como operación complementaria de otras más
Relevantes en el proceso, como es el caso de la condensación del vapor de una
Destilación para dar lugar al destilado.
Sedimentación:
Es una operación
De separación sólido-líquido en la que las partículas sólidas se separan
Debido a la diferencia de densidad entre las dos fases.
Inicialmente se tiene una suspensión de concentración uniforme. A medida que
Pasa el tiempo, las partículas sólidas, al ser más densas que el líquido, por
Acción de la fuerza de gravedad, se van depositando en el fondo del
Sedimentador.
Clasificación hidráulica:
Consiste en la separación Fraccionada de las partículas sólidas que están en suspensión en función de su Forma, tamaño y densidad, variables que determinan la velocidad de sedimentación de las distintas partículas.
Flotación:
Se basa en la diferencia de densidades Entre un líquido y una partícula sólida recubierta de burbujas de aire. El Conjunto formado por la partícula sólida y la burbuja de gas presenta una Densidad aparente menor que la del líquido, por lo que el conjunto flota, Quedando en la superficie del líquido.
El que las partículas de sólido se Recubran de burbujas de gas se consigue burbujeando aire y añadiendo los Aditivos necesarios para modificar la mojabilidad del sólido (agentes de Flotación, tensioactivos).
Cristalización:
Se denomina cristalización a la Formación de partículas sólidas cristalinas en el seno de una fase homogénea. La solución líquida inicial recibe el nombre de magma. A partir de ellas se Obtiene la llamada cosecha de cristales, y el resto de la solución, las aguas Madres, se desecha o se recircula.
El proceso de formación de cristales
Consta de dos etapas: la nucleación y el crecimiento.
La nucleación es la formación, a partir de los iones o moléculas de soluto, de
Núcleos cristalinos de tamaño suficiente para mantenerse en la solución sin
Solubilizarse, y el crecimiento, es el proceso de aumento de tamaño de los
Núcleos cristalinos por adición de nuevos iones o moléculas.
Liofilización:
Consiste en eliminar el agua de una
Mezcla por sublimación. Para ello, el agua, si no lo está, debe ser
Previamente pasada a estado sólido (congelación) para ser luego transformada a
Estado gaseoso directamente (sublimación).
Normalmente se realiza a alto vacío, para trabajar con temperaturas por debajo
Del punto de fusión del agua. El calor de sublimación es suministrado por
Conducción o radiación con placas planas calientes situadas entre las bandejas
Que contienen el material a liofilizar. El vapor de agua se hace condensar
Gracias a un refrigerante. Es muy útil para compuestos termolábiles (proteínas
De los alimentos)
Intercambiadores de calor de tubos concéntricos:
Son equipos Donde se intercambia energía entre dos fluidos uno caliente y otro frío. Es el Más sencillo, de fácil construcción (para caudales pequeños). Resistencias Térmicas que se oponen al intercambio calorífico: 2 de convección y 1 de Conducción. De forma abreviada: dQ = U dADT
DT: fuerza impulsora (variable a lo largo Del intercambiador) U: coeficiente global de transmisión de calor, referido a Uno de los fluidos (U’ o U” ) dA: área diferencial de intercambio referida a Uno de los fluidos (dA’ o dA” )
Que es un biorreactor? Condiciones y aspectos básicos Para su diseño:
Un biorreactor Es un recipiente o sistema que mantiene un ambiente biológicamente activo. En Algunas casos, un biorreactor es un recipiente en el que se lleva a cabo un Proceso que involucra organismos o sustancias bioquímicamente activas , Derivadas de dichos organismos. Este proceso puede ser aeróbico o anaeróbico.
Condiciones: condiciones ambientales propias(pH, Temperatura, concentración O2, nutrientes) –> Para desarrollo del cultivo y La producción del producto deseado.
Aspectos Básicos: tamaño del Tanque. Tiempo del proceso. Concentración inicial de reactivos. Concentración de microorganismos Retenidos. Las necesidades de aireación y potencia. Área de la superficie de Transmisión de calor.
Teoría de Bernouilli y Ecuaciones:
Bernouilli establece que entre dos Secciones cualesquiera de un fluido en movimiento, las variaciones de energía Cinética, energía potencial y presión, así́ como la energía que se pierde por Rozamiento con las paredes de la conducción, se compensan con la aportación de Potencia desde el exterior (bomba) ó hacia el exterior (turbina).
La energía de un fluido en Cualquier momento consta de tres componentes: