Taller de procesos qumicos y biotecnolgicos: Evaporacin, condensacin y destilacin.

Sandy Catalina Arvalo Vela201349Cristhian Camilo Omes Riapira 201271Mara Paula Snchez Paredes 25461071

Bogot D.C., Colombia

Septiembre de 2015

Las operaciones unitarias son la base de los procesos de la industria qumica y de transformacin de materiales, que se define como un rea del proceso o un equipo donde se incorporan materiales, insumos o materias primas y ocurre una funcin determinada. El nmero de estas operaciones bsicas no es muy grande y generalmente slo unas cuantas de ellas intervienen en un proceso determinado.

Dentro de la clasificacin de las operaciones unitarias, se encuentra el conjunto de las mismas caracterizadas por realizar procesos de transferencia de masa, y el grupo de quienes realizan transferencia simultnea de calor y masa. Estas actividades son importantes ya que no solo la mayora de los procesos qumicos requieren de la purificacin inicial de las materias primas o de la separacin final de productos y subproductos, sino que a travs de estos procesos se pueden obtener una variedad de aplicaciones que van desde los sistemas biolgicos hasta los aparatos domsticos comunes, pasando por los edificios, residenciales y comerciales, los aparatos electrnicos y el procesamiento de alimentos.

El propsito de esta exposicin es describir dos operaciones unitarias de transferencia simultnea de masa y calor (evaporacin y condensacin), y adems comprender el proceso de destilacin el cual hace parte de las operaciones unitarias de transferencia de masa.

EVAPORACIN

La evaporacin es un proceso fsico que consiste en el paso lento y gradual de un estado lquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energa para vencer la tensin superficial. Con el objetivo de concentrar una solucin que consta de un soluto no voltil; y un disolvente voltil, esto se lleva a cabo vaporizando una parte del disolvente.

La evaporacin se usa en diferentes industrias lecheras y de alimentos tales como industria lechera, industria de jugos de fruta, hidrolizados, industria frigorfica, extractos, industria avcola, medioambientales, biomasas y biocombustibles, entre otras. Durante el proceso de evaporacin existen riesgos txicos debido a los solventes que se usan, y riesgo de materiales inflamables porque la mayora de los procesos necesita una cantidad de calor elevada.

CONDENSACIN

Si un lquido voltil (lquido que se evapora fcilmente por la debilidad de las fuerzas que hay entre sus molculas) se coloca en un recipiente cerrado, parte del lquido se transforma en vapor, pero las molculas de vapor quedan encerradas dentro del recipiente. Con el tiempo, el aire que est encima del lquido se satura y la vaporizacin se detiene aparentemente. Puede parecer que ya no ocurre nada dentro del recipiente cerrado, pero el movimiento molecular no ha cesado. Es as que algunas molculas de lquido continan escapando hacia el estado de vapor. No obstante, las molculas de vapor que se encuentran en el espacio encima del lquido inciden ocasionalmente en la superficie de ste, donde son atrapadas y regresan al estado lquido. Esta conversin de vapor a lquido recibe el nombre de condensacin.

Ahora bien, es importante tener en cuenta el impacto ambiental que conlleva este proceso. En este sentido, el uso de condensadores supone emplear grandes cantidades de agua, lo que afecta las fuentes hdricas de donde sta proviene, y adems actividades como la produccin de energa nuclear, en donde es necesario utilizar procesos de condensacin, pueden ser foco de contaminacin ambiental.

DESTILACIN

La destilacin es una operacin unitaria que consiste en separar dos o ms componentes de una mezcla lquida aprovechando las diferencias en sus presiones de vapor. La mezcla lquida a su punto de ebullicin desprender vapores ms ricos en componentes voltiles que el lquido. Los vapores se condensaran a parte constituyendo el destilado.

Tipos de destilacin

Destilacin simple: Se usa para la separacin de lquidos con punto de ebullicin inferiores a 150 a presin atmosfrica de impurezas no voltiles. Destilacin fraccionada: Se usa para separar componentes lquidos que difieren de en menos de 25 en su punto de ebullicin. Destilacin por arrastre con vapor: Se utiliza para purificar o aislar los compuestos cuyo punto de ebullicin es muy alto, a travs del uso de temperaturas que no superen los 100 C. Destilacin al vaco: La destilacin al vaco consiste en generar un vaco parcial por dentro del sistema de destilacin para destilar sustancias por debajo de su punto de ebullicin normal. Este tipo de destilacin se utiliza para purificar sustancias inestables por ejemplo las vitaminas. Destilacin azeotrpica: La destilacin azeotrpica es una de las tcnicas usadas para romper un azetropo (mezcla lquida de dos o ms compuestos qumicos que hierven a temperatura constante y que se comportan como si estuviesen formadas por un solo componente) en la destilacin.

La destilacin se utiliza ampliamente en la obtencin de bebidas alcohlicas, en el refinado del petrleo, en procesos de obtencin de productos petroqumicos de todo tipo y en muchos otros campos de la industria. En el caso del proceso de fabricacin de alcohol (whisky), se lleva a cabo un proceso de destilacin continua, en la que la base est dada por las diferencias que existen entre los puntos de fusin del agua (100C) y el alcohol (78.3C).