UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE INGENIERA QUMICA

Operaciones Unitarias.

Investigacin # 1

Asignatura: Clculo de Ingeniera Qumica.

Autor: Kevin Huilcarema E.

Curso: 3 A

Introduccin:

Los procesos qumicos en general, ya cada operacin unitaria en particular, tiene como objetivo modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia en la forma ms til para nuestros fines. Este cambio puede hacerse por tres caminos:

- Modificando su masa o composicin.- Modificando el nivel o calidad de energa que posee.- Modificando sus condiciones de movimiento.

De acuerdo con estas ideas, el conjunto de operaciones bsicas o unitarias existentes se pueden clasificar segn su propiedad (materia, energa o cantidad de movimiento) que se transfiera y sea ms relevante en la misma.

Tabla 3.1 Clasificacin de las Operaciones Bsicas.

Operaciones Unitarias Fsicas.Operaciones controladas por el transporte de cantidad de movimiento.

Se presenta cuando se ponen en contacto dos fases, o dos zonas de un fluido, con distinta velocidad. La interaccin entre las molculas (viscosidad) tiende a hacer que las velocidades se igualen.

Operaciones controladas por la transmisin de calor.

Son solo una parte de las operaciones en las que se desea un cambio de energa. De las dos formas en las que se puede intercambiar energa entre un sistema y sus alrededores (calor y trabajo), las operaciones en las que se intercambia trabajo estn normalmente controladas por la transferencia de la cantidad de movimiento.

Operaciones controladas por la transferencia de materia.

Cuando se ponen en contacto dos fases que tienen diferente composicin, es posible que ocurra la transferencia fsica de algunos componentes en una de las fases hacia la otra y viceversa. Terminado dicho contacto, se procede a separar mecnicamente las fases.

Operaciones controladas por la transferencia de calor y materia simultneamente.

En este tipo de operaciones siempre hay dos fases en ntimo contacto. A travs de su interfase se producen dos fenmenos de transporte (transmisin de calor y transferencia de materia) que pueden ir en el mismo sentido o incluso en sentidos opuestos.

Operaciones Complementarias.

Existen algunas operaciones auxiliares, difciles de clasificar en nuestro esquema anterior, cuyo objetivo es el acondicionamiento de materias primas y productos slidos, para que tengan el tamao y la presentacin adecuados para posteriores tratamientos.

INDICE:

1. Objetivos.42. Resumen.53. Desarrollo.63.1. Transferencia de Masa.63.2. Transferencia de Calor.373.3. Transferencia de Masa y Calor Simultneamente.563.4. Transporte de Cantidad de Movimiento.643.5. Separacin.713.6. Operaciones Fsicas Complementarias.823.7. Reactores.953.8. Nuevas Operaciones Unitarias.984. Conclusiones.1096. Bibliografa.1102. Resumen (Flujo grama):

3. Desarrollo:

3.1. Transferencia de Masa.Los procesos de transferencia de masa son importantes ya que la mayora de los procesos qumicos requieren de la purificacin inicial de las materias primas o de la separacin final de productos y subproductos.

a) ABSORCIN.

a.1) Definicin: Operacin unitaria de transferencia de materia entre fases, utilizada para la separacin de uno o ms componentes de la mezcla de gases por absorcin (disolucin) de los mismos en un lquido adecuado.

a.2) Fundamento: Un soluto A, o varios solutos, se absorben de la fase gaseosa y pasan a la lquida.Este proceso implica una difusin molecular turbulenta o una transferencia de masa del soluto A; a travs del gas B, que no se difunde y est en reposo, hacia un lquido C, tambin en reposo.

a.3) Tipos o Clases:

Formas de Absorcin:Absorcin Fsica.- No existe reaccin qumica entre el adsorbente y el soluto, sucede frecuentemente cuando se utilizan hidrocarburos o agua como disolvente.Absorcin Qumica.- Se da una reaccin qumica en la fase lquida, lo que ayuda a que aumente la velocidad de la absorcin. til para transformar los componentes nocivos presentes en el gas de entrada en productos inocuos.

Tipos de absorbedores. Torres de Spray o de roco: Se usan en operaciones a gran escala normalmente para eliminar algn contaminante de los gases de combustin de centrales trmicas (ver Figura2). Resultan aconsejables cuando se precisa una prdida de carga baja y si existen partculas en la corriente de gas entrante. No suele haber relleno en su interior.

Figura 2: torre de spray o de rocio

Fuente: Tesis de Modelamiento Matemtico para diseo de Absorbedor

Absorbedores de pelcula:Son tiles en caso del que calor liberado por la absorcin sea elevado , por lo que se emplea un intercambiador de calor cuya superficie debe ir pegada al liquido.

Figura 4: Absorbedor de pelcula

Fuente: Tesis de Modelamiento Matemtico para diseo de Absorbedor

En Tanques agitados:La agitacin favorece la reaccin qumica en fase liquida ya que se requieren largos tiempos de resistencias para que se produzcan la reaccin, la absorcin sera inviable en una columna.

Figura 5: En tanque agitados

Fuente: Tesis de Modelamiento Matemtico para diseo de Absorbedor

Columnas de burbujeo:Consiste en una columna parcialmente llena de lquido a travs de la cual burbujea el vapor (ver figura4) . No se suele utilizar salvo que el soluto tenga una solubilidad muy baja en el disolvente o que se requiera un gran tiempo de residencia para llevar a cabo la reaccin.

Figura 6: Columnas de burbujeo

Fuente: Tesis de Modelamiento Matemtico para diseo de Absorbedor

Contactores centrfugos:Se trata de una serie de anillos concntricos estacionarios que engranan en un segundo conjunto de anillos unidos a un plato giratorio. El lquido va pasando de un anillo a otro en sentido descendente mientras que el vapor se puede introducir bien por la parte superior o por la inferior segn se desee tener flujo directo o en contracorriente.

a.4) Descripcin del equipo.

a.5) Procedimiento de Proceso.

En una torre de absorcin la corriente de gas entrante a la columna circula en contracorriente con el lquido. El gas asciende como consecuencia de la diferencia de presin entre la entrada y la salida de la columna .El contacto entre las fases produce la transferencia del soluto de la fase gaseosa a la fase liquida, debido a que el soluto presenta una mayor afinidad por el disolvente .Se busca que este contacto entre ambas corrientes sea el mximo posible, asi como que el tiempo de residencia sea suficiente para que el soluto pueda pasar en su mayor parte de una fase a otra.Para favorecer el proceso de absorcin es preciso en principio que la presin de operacin de la columna sea alta y que la temperatura no sea muy elevada .Sin embargo en la prctica debido a que la compresin y la refrigeracin son bastante costosos, lo que se hace es operar a la presin de operacin (normalmente mayor que la presin atmosfrica) y a temperatura ambiente.Sin embargo y de acuerdo con la teora de la doble pelcula de Whitman, se supone que la interfase entre 2 fases fluidas no ofrece ninguna resistencia adicional a la transferencia de materia y que las fases se encuentran en equilibrio en la interfase .Esta teora es aplicable tanto para flujo laminar o turbulento, aunque la suposicin de equilibrio en la interfase no puede hacerse cuando las velocidades de transferencia de materia son muy elevadas o si se acumulan espumas en la interfase.

a.6) Tablas o Grficos que se utilizan.

a.7) Balance de Materia y Energa.

G = Caudal molar de gas inerte (kmol/hora)L = Caudal molar de disolvente (kmol/hora)Y = Razn molar en la fase gaseosa. (mol de soluto/mol de gas inerte)X = Razn molar en la fase lquida (mol de soluto/mol de disolvente)

Esta ecuacin final en una recta en el diagrama de equilibrio con razones molares, que pasa por los puntos y , y tiene la pendiente .Esta recta recibe el nombre de RECTA DE OPERACIN.

El proceso en torres de absorcin siempre ocurre en contracorriente.La curva de equilibrio se encuentra por debajo de la curva de absorcin.Los procesos de absorcin se realizan con relacin 25% superior a la mnima.

Los procesos de absorcin por lo general se llevan a cabo de forma isotrmica, y en este caso no sera necesario plantear un balance de energa.En otros casos cuando existe una reaccin qumica, aparece desprendimiento de calor.El balance entlpico se realiza para calcular el perfil de temperatura a lo largo de la columna.

a.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

a.9) Aplicaciones en el Sector Industrial.

- Retirar contaminantes de un corriente producto que pueden afectar al grado de pureza. - Eliminar Olores, humos y otros componentes txicos. - Eliminar aminas, mercaptanos, xido de etileno, alcoholes, fenol, formaldehdo, cido actico, etc.

b) DESORCIN.

b.1) Definicin: Operacin contraria a la absorcin, en la que el soluto pasa de la fase lquida a la fase gaseosa.

b.2) Fundamento: Es una operacin continua a la absorcin y en ella un gas disuelto en un lquido es arrastrado por un gas inerte quedando eliminado del lquido inicial. En algunas ocasiones la desorcin tambin se emplea para determinar la destilacin sbita.

b.3) Tipos o Clases:DESORCIN GASEOSA.- Es transferir dinmicamente los gases a una solucin mientras elimina gases atrapados o disueltos no deseados.

b.4) Descripcin de Los Equipos.

b.5) Procedimiento de Proceso:La temperatura debe ser alta y la presin debe ser baja .Pero como el mantenimiento de una columna a vaco es caro, se suele optar por operar los strippers a una presin ligeramente superior a la atmosfrica y la temperatura no debe exceder aquellos valores que den lugar a reacciones qumicas indeseables .En todo proceso de separacin que implica el contacto entre 2 fases existe una cierta resistencia a la transferencia de materia por parte de cada fase.

b.6) Tablas o Grficos que se Utilizan.

b.7) Balance de Materia y Energa.La velocidad de desorcin, R-des, de un adsorbato de una superficie se puede expresar en la forma general:Rdes = k NXdondex orden de la cineticak - constante de velocidad para el proceso de desorcinN - concentracin superficial de las especies adsorbidas

El orden de la cinetica de desorcin por lo general se puede predecir, porque estamos interesados en un paso elemental de una "reaccin": en concreto.

I. Atmica o Desorcin molecular simpleA (des) A (g)

M (des) M (g)

- Por lo general ser un proceso de primer orden (x = 1).Por ejemploW / Cu (ads) W (s) + Cu (g)Desorcin de tomos de Cu a partir de una superficie W

Cu / Co (ads) Cu (s) + CO (g)Desorcin de molculas de Co a partir de una superficie de Cu

II. Desorcin Molecular recombinatoria2 A (ads) A 2 (g)

Por lo general ser un proceso de segundo orden (es decir, x = 2).EjemplosPt / O (ads) Pt (s) + O 2 (g)Desorcin de tomos de O como O 2 de una superficie de PtNi / H (ads) Ni (s) + H 2 (g)Desorcin de tomos de H como H 2 a partir de una superficie de NiLa constante de velocidad para el proceso de desorcin puede ser expresado en una forma de Arrhenius

dondeun es la energa de activacin para la desorcin, yA es el factor pre-exponencial, lo que tambin puede ser considerado como la "frecuencia intento", , a superar la barrera de desorcin.

Esto da entonces la expresin general siguiente para la velocidad de desorcin

En el caso particular de adsorcin simple molecular, el factor de pre-exponential/frequency () tambin puede equipararse con la frecuencia de vibracin de la unin entre la molcula y el sustrato, esto es porque cada vez que este lazo se estira durante el curso de un ciclo de vibracin se puede considerar un intento de romper el vnculo y por lo tanto un intento de desorcin.

b.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

b.9) Aplicaciones en el Sector Industrial.

- Despojamiento (stripping) de fracciones del petrleo (derivados), por medio de vapor recalentado que no se condensa en el despojador. - En la industria alimentaria suele aplicarse desorcin cuando se desea eliminar los hidrocarburos presentes en aceites que has sido obtenidos por extraccin con disolvente. - La desorcin ofrece control de corrosin mediante la desorcin de CO2de la solucin y reduciendo la relacin CO2/ HCO3. Los costos operativos de instalacin y de capital son bajos gracias al diseo operativo y al poco espacio ocupado.

c) DESTILACIN.

c.1) Definicin: Corresponde a la separacin de una mezcla lquida basada en la diferencia de volatilidad. La operacin puede ser principalmente simple, sbita o extractiva; es el proceso que consiste en calentar un lquido hasta que sus componentes ms voltiles pasan a la fase de vapor y, a continuacin, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma lquida por medio de la condensacin.

c.2) Fundamento: separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales voltiles de los no voltiles.

c.3) Tipos o Clases:

Destilacin simpleSe usa para la separacin de lquidos con punto de ebullicin inferiores a 150 a presin atmosfrica de impurezas no voltiles o de otros lquidos miscibles que presenten un punto de ebullicin al menos 25 superior al primero de ellos.

Destilacin ContinuaTenemos una destilacin simplecontinuaya que constantemente introducimos lquido en el caldern. Tambin se calienta, pero en este caso tambin sale lquido adems de vapor. El lquido que queda en el caldern se mantiene constante.

Destilacin DiscontinuaEl lquido est contenido en un recipiente denominado caldern. Calentamos el lquido en su parte inferior. Al calentar el lquido este se va evaporando y este vapor es expulsado (la flecha hacia abajo indica que disminuye el volumen del lquido ya que se volatiliza).

Destilacinsbita o flashEl alimento se introduce a temperatura elevada, se le da calor externamente y se mantiene a una presin elevada pero sin que hierva, entonces se pasa el lquido regulando la entrada en la columna con una vlvula.

Destilacin por arrastre de vapor Se inyecta vapor de agua recalentado a la mezcla binaria que se quiere separar, sobre todo cuando uno de los componentes se degrada con el vapor.

Destilacin a vacoPermite destilar lquidos a temperaturas ms bajas que en el caso anterior debido que la presin es menor que la atmosfrica con lo que se evita en muchos casos la descomposicin trmica de los materiales que se manipulan.

Destilacin fraccionadaSe usa para separar componentes lquidos que difieren de en menos de 25 en su punto de ebullicin. Cada uno de los componentes separados se les denomina fracciones.

c.4) Descripcin de los Equipos.

a) Destilacin simple; b) Rectificacin.

Fuente: Tipos de Operaciones Unitarias (Carlos A. Bizama)

c.5) Procedimiento de Procesos.

Los procesos de destilacin constituyen el conjunto de operaciones ms empleado en una refinera. La destilacin es un proceso de separacin fsico en el que se evapora parcialmente una mezcla de productos, de forma que los compuestos ms ligeros se concentran en la fase vapor y los ms pesados se concentran en la fase lquida. Una columna de destilacin incorpora mltiples etapas de separacin sucesivas, de forma que los vapores se van concentrando en los componentes ligeros a medida que ascienden en la columna, y los lquidos se van concentrando en componentes pesados a medida que descienden por la columna. En una refinera, la destilacin primaria, es decir, la destilacin atmosfrica del crudo y la destilacin a vaco, son las unidades que procesan los mayores caudales de una refinera obtenindose de ellas los productos base de la industria del refino. Adems, son las unidades con mayor consumo energtico (30-40% de los consumos globales de una refinera) y, por tanto, son los responsables de una gran parte de las emisiones de CO2.

c.6) Tablas o Grficos que se utilizan.

c.7) Balance de Materia y Energa.

c.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

c.9) Aplicaciones en el Sector industrial. - En la industria alimentaria, como la eliminacin de la cafena de los granos de caf y la produccin de agua destilada. - En la industria alimentaria, como la eliminacin de la cafena de los granos de caf y la produccin de agua destilada. - Los licores, cerveza y vino, en algn momento de su fabricacin, se sometieron a un proceso de destilacin para separar el producto lquido final de los granos o frutos de los que se producen.

d) EXTRACCIN

d.1) Definicin: La extraccin es una operacin unitaria de transferencia de materia basada en la disolucin de uno o varios de los componentes de una mezcla (lquida o que formen parte de un slido) en un disolvente selectivo.Aprovecha por tanto la diferencia de solubilidades de los componentes de la mezcla en el disolvente aadido. Se hace la distincin entre laextraccin lquido-lquido y la extraccin slido-lquido (llamada tambin lixiviacin) segn que la materia a extraer est en un lquido o enun slido respectivamente.d.2) Fundamento: Est basada en la disolucin de uno o varios componentes de una mezcla en un disolvente selectivo.d.3) Tipos o Clases: Extraccin lquido-lquido simpleLa extraccin lquido-lquido es un mtodo muy til para separar componentes de una mezcla. El xito de este mtodo depende de la diferencia de solubilidad del compuesto a extraer en dos disolventes diferentes. Cuando se agita un compuesto con dos disolventes inmiscibles, el compuesto se distribuye entre los dos disolventes. A una temperatura determinada, la relacin de concentraciones del compuesto en cada disolvente es siempre constante, y esta constante es lo que se denomina coeficiente de distribucin o de reparto (K = concentracin en disolvente 2 / concentracin en disolvente 1).

Extraccin lquido-lquido continaLa extraccin lquido-lquido simple, que es el procedimiento de extraccin ms utilizado en el laboratorio qumico, se suele utilizar siempre que el reparto del compuesto a extraer en el disolvente de extraccin es suficientemente favorable. Extraccin slido-lquido (lixiviacin) discontinuaLa separacin de una mezcla de compuestos slidos tambin se puede llevar a cabo aprovechando diferencias de solubilidad de los mismos en un determinado disolvente. En el caso favorable de una mezcla de slidos en la cual uno de los compuestos es soluble en un determinado disolvente (normalmente un disolvente orgnico), mientras que los otros son insolubles, podemos hacer una extraccin consistente en aadir este disolvente a la mezcla contenida en un vaso de precipitados, un matraz o una cpsula de porcelana, en fro o en caliente, agitar o triturar con ayuda de una varilla de vidrio y separar por filtracin la disolucin que contiene el producto extrado y la fraccin insoluble que contiene las impurezas.Extraccin slido-lquido (lixiviacin) continua La extraccin slido-lquido suele ser mucho ms eficiente cuando se hace de manera continua con el disolvente de extraccin caliente en un sistema cerrado, utilizando una metodologa similar a la comentada para la extraccin lquido-lquido continua, basada en la maceracin con disolvente orgnico, previamente vaporizado en un matraz y condensado en un refrigerante, de la mezcla slida a extraer contenida dentro de un cartucho o bolsa de celulosa que se coloca en la cmara de extraccin.

d.4) Descripcin de los Equipos.

d.5) Procedimiento de Procesos:Despus de una primera extraccin se produce un reparto del compuesto a extraer entre el disolvente de extraccin y la fase inicial. Como la fase inicial suele contener an una cantidad apreciable del compuesto a extraer, variable en funcin de su coeficiente de reparto entre los dos disolventes implicados, es recomendable repetir el proceso de extraccin con nuevas cantidades de disolvente de extraccin, para optimizar su separacin. Es ms eficiente una extraccin con n porciones de un volumen V / n de disolvente de extraccin que una sola extraccin con un volumen V de disolvente. Por lo tanto, cuanto mayor sea el nmero de extracciones con volmenes pequeos de disolvente de extraccin, mayor ser la cantidad de producto extrado, o dicho de otra forma, mejor muchos de poco que pocos de mucho.

d.6) Tablas o Grficos que se utilizan:

d.7) Balance de Materia y Energa.

BALANCE GENERAL:A + D = M = E + RSustituyendo:A + D = M50 + 100 = 150 grs.Haciendo un Balance de Solvente (Ejemplo):17.54 + 100 = 105.57 + R.XsR.Xs = 117.54 105.57R.Xs = 11.97 grs. de aguaObtener datos en Alimentacin:D = 17.54 grs.S + I = 32.46 grs.Obtener datos en Extracto:D = 112.31 grs.(D) (Brix) = Slidos en extractoS = (112.31)(0.06) =6.73 grs.Datos para Refinado:D = 11.97 grs.S + I = 38.0775 grs.

d.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

d.9) Aplicaciones en el Sector Industrial.

- La industria bioqumica como la separacin de antibiticos y la recuperacin de protenas de sustratos naturales. - La extraccin de metales como la recuperacin del cobre de soluciones amoniacales y separaciones de metales poco usuales y de istopos radiactivos en elementos combustibles gastados. - La industria qumica inorgnica para recuperar compuestos tales como cido fosfrico, cido brico e hidrxido de sodio de soluciones acuosas. - Recuperacin de compuestos aromticos como fenol, anilina o compuestos nitrogenados de las aguas de desecho, ya que constituyen una fuente contaminante.

e) ADSORCIN.e.1) Definicin: Separacin de los componentes de un fluido mediante un slido adsorbente. Se diferencia de la absorcin en que la sustancia queda retenida en la interface, sin pasar al seno de la otra fase.

e.2) Fundamento: Eliminar un componente de fase fluida un slido que lo retiene.

e.3) Tipos o Clases: FsicaEste tipo de adsorcin se da por fuerzas dbiles y, generalmente, no especficas, tales como las fuerzas de van der Waals y de London. Tiende a alcanzar equilibrio muy rpidamente (tiene energas de activacin muy bajas) y a ser reversible. Algunos autores distinguen dos tipos de adsorcin fsica:De van der Waals.- Se da cuando la sustancia permanece mayormente en la superficie del adsorbente, p. ej., impurezas en carbn activado.Persorcin.- Se da en los casos en los que la sustancia parece penetrar a una profundidad apreciable, p. ej., H2en Pt.QumicaLa adsorcin qumica, tambin conocida comoquimisorcin, se produce debido a fuerzas mucho ms fuertes, tales como las que producen enlaces qumicos covalentes. Es mucho ms lenta que la adsorcin fsica y comnmente es irreversible. A las capas quimisorbidas tambin se les llama "superficies modificadas". La quimisorcin tiene muchas aplicaciones en diseo de electrodos selectivos o especficos para una sustancia.Por la naturaleza especfica de las interacciones involucradas, la quimisorcin slo produce monocapas aunque, en principio, el crecimiento de un dendrmero o de un arborando pudiera considerarse quimisorcin en multicapas.e.4) Descripcin de los Equipos.

e.5) Procedimiento de Proceso.La operacin puede ser a travs de lecho fijo, alumina, slica gel, etc.El tratamiento de aguas residuales mediante degradacin biolgica constituye el proceso ms comnmente empleado en la depuracin de tales efluentes. As, la gran variedad de compuestos que se pueden tratar convierten a esta tcnica en la ms adecuada para el tratamiento de aguas residuales con orgenes diversos, como por ejemplo las aguas residuales urbanas. No obstante, la presencia de determinados compuestos orgnicos altamente txicos, como es el caso del fenol, reducen drsticamente su efectividad hasta el punto de hacerlos inviables.La invencin est especialmente indicada para el tratamiento de aguas residuales contaminadas mayoritariamente con compuestos fenlicos.En tales casos, la alternativa es el empleo de sustancias como el carbn activo ya que es uno de los adsorbentes ms verstiles, as como por sus buenas propiedades adsorbentes para una amplia gama de contaminantes orgnicos. No obstante, tras la saturacin del adsorbente, ste pierde sus propiedades y su regeneracin puede ser costosa.Asimismo, la presencia de determinadas impurezas hace que la adsorcin de fenol aumente notablemente, observndose adems que en gran medida dicha adsorcin es irreversible. Este hecho es de gran importancia ya que se aumenta el rendimiento de eliminacin. Sin embargo, tambin aumenta la dificultad de eliminar el fenol adsorbido de manera irreversible, haciendo imposible su reutilizacin y por ende su aplicacin industrial.Esto permitira la posibilidad de reutilizar el adsorbente. Bsicamente, el grupo aplica un catalizador con caractersticas de adsorbente.Se trata por tanto de una combinacin de procesos que implicaran una primera fase donde los contaminantes, tras sufrir un proceso de polimerizacin se adsorberan en el xido, y una segunda etapa en la cual se sometera al catalizador a un tratamiento de calcinacin que conducira a la oxidacin del residuo orgnico.

e.7) Tablas o Grficos que se utilizan.

e.7) Balance de Materia y Energa.

e.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

e.9) Aplicaciones en el Sector Industrial. - Para secar corrientes de gas por adsorcin de su humedad sobrelecho de gel de slice. - Para eliminar olores de una corriente por adsorcin sobre el carbn activo. - Para decolorar lquidos - Para recuperar disolventes del medio ambiente, evitando la contaminacin por vapores orgnicos.

f) INTERCAMBIO INICO.

f.1) Definicin: El intercambio de iones es un proceso en el cual las partculas slidas que contienen cationes o aniones intercambiables se ponen en contacto con una solucin electroltica para cambiar la composicin de la solucin. La capacidad del intercambio de iones existe en algunos materiales naturales tales como arcillas y zeolitas, pero la mayora de los procesos utilizan resinas sintticas de intercambio inico. Dichas resinas se preparan a partir de polmeros orgnicos, tales como poliestireno unido de forma transversal en el cual se han aadido grupos ionizables. Los intercambiadores de cationes incluyen resinas de cidos fuertes con grupos de cido sulfnico (- S0:1), resinas de cidos dbiles con grupos de cido carboxlico (- COO-), y otros tipos con cidos de fuerza intermedia. Los intercambiadores de aniones pueden tener bases fuertes de grupos de amoniaco cuaternario [-N+(CH3)3] o bases dbiles de grupos amino (-N+H3). f.2) Fundamento: Sustitucin de iones de disolucin por otros con la misma carga que estn en slido.

f.3) Tipos o Clases:

Filtro de carbn activado:se usa para la eliminacin del cloro residual del agua a desmineralizar. De no removerse el cloro residual, este producir oxidacin que degradar las resinas, no ms de 0.1 ppm de cloro libre.

Intercambiador catinico de cidos dbiles:estas resinasfijan los cationes de calcio, magnesio, sodio y potasio de los bicarbonatos, y liberan cido carbnico; los cationes unidos a los aniones sulfatos, cloruros y nitratos no son intercambiados.

Intercambiador catinico de cidos fuertes:estas resinas fijan los cationes que estn unidos a los iones cloruros, nitratos, sulfatos y silicatos, quedando en el agua los cidos de las sales inicialmente presentes en el agua.

Intercambiador aninico de bases dbiles: fijan los aniones de los cidos fuertes como sulfatos, cloruros y nitratos, pero no los aniones dbiles del cido carbnico (H2CO3), ni del cido silcico (H2SiO3).

Descarbonatador: debido a que en el intercambiador catinico dbil se produce cido carbnico (CO2 disuelto en agua), para evitar un trabajo excesivo de las resinas aninicas de bases fuertes, se rebaja al mnimo el contenido de anhdrido carbnico mediante una corriente deaireinsuflado por un ventilador.

Intercambiador aninico de bases fuertes: este intercambiador fija los aniones de los cidos dbiles tales como el cido carbnico y el cido silcico.

f.4) Descripcin de los Equipos.

f.5) Procedimiento de Proceso.Un sistema de intercambio de iones para operacin semicontinua requiere de por lo menos dos columnas, de forma que una pueda siempre estar sobre la lnea. Cuando el tiempo necesario para la regeneracin es muy corto, es posible disminuir el costo utilizando dos lechos en serie para eliminar los iones. El primer lecho se intercambia para la regeneracin cuando ocurre la ruptura en el segundo lecho, y el lecho regenerado previamente se convierte en el segundo lecho en la serie. El inventario de resina se reduce y slo los lechos totalmente saturados se regeneran, lo cual es ms eficiente.La solucin de la alimentacin se pasa casi siempre en forma descendente a travs del lecho a una velocidad de flujo de 1 a 50 gal/min. (1 gpm/ = 0.67 ft/min). Despus de la ruptura, el lecho se considera fuera de lnea y el lavado posterior con sobreflujo de agua permite separar las partculas pequeas o sedimentos atrapados en el lecho. Durante el lavado posterior, el lecho fluidiza y se expande de 50 a 100%, de forma que el sistema de alimentacin principal deber suministrarse en forma suficiente por arriba del lecho de resina. La solucin para la regeneracin se pasa por el flujo superior o inferior a travs del lecho de 2 a 5 gal/min ft2. Utilizar el contraflujo de la solucin para la regeneracin resulta ms efectivo en la eliminacin de los contra iones fuertemente sostenidos, puesto que stos tienden a concentrarse cerca del extremo de la alimentacin del lecho. Sin embargo, se utiliza de manera comn una distribucin en paralelo con flujo descendente de la alimentacin y el regenerante. Para la preparacin de agua muy pura, se utilizan resinas de intercambio de cationes y aniones. Una resina de catin de cido fuerte reemplaza los cationes con iones H+, y en la columna siguiente, una resina de intercambio aninico separa los aniones y produce iones OH-, que reaccionan para formar H20. Algunas veces se utilizan tres o cuatro lechos en serie con una combinacin de resinas de cido fuerte, cido dbil, base fuerte y base dbil distribuidas en varias formas para facilitar la regeneracin. La desionizacin tambin puede lograrse con un lecho mezclado de resinas catinicas y aninicas Los lechos se separan antes de la regeneracin mediante fluidizacin suave, puesto que las resinas aninicas son ms ligeras y se suspenden con mayor facilidad."

f.6) Tablas o Grficos que se Utilizan.

f.7) Balance de Materia y Energa.M = V(C0 Cf )Donde C0 y Cf son las concentraciones inicial y final Respectivamente, del ion en solucin.M es la masa de Ion Intercambiado. V es el volumen de la solucin en el adsorbedor.f.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

f.9) Aplicaciones en el Sector Industrial.Desmineralizacin. Ablandamiento de aguas.Recuperacin y purificacin de metales en hidrometalurgia.

3.2. Transferencia de Calor.Las operaciones unitarias controladas por la transmisin de calor son solo una parte de las operaciones en las que se desea un cambio de energa. De las dos formas en las que puede intercambiarse energa entre un sistema y sus alrededores (calor y trabajo), las operaciones en las que se intercambia trabajo estn normalmente controladas por la transferencia de la cantidad de movimiento.

a) INTERCAMBIADOR DE CALOR.

a.1) Definicin: Unintercambiador de calores un dispositivo diseado para transferircalorentre dos medios, que estn separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos derefrigeracin, acondicionamiento de aire, produccin deenergay procesamientoqumico.Un intercambiador tpico es elradiadordel motor de un automvil, en el que el fluido refrigerante, calentado por la accin del motor, se refrigera por la corriente de aire que fluye sobre l y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a circular en el interior del mismo.

a.2) Fundamento: Intercambio de calor entre fluidos (conveccin)

a.3) Tipos o Clases.

Intercambiador de calor de placas o compactos. Son intercambiadores diseados para lograr una gran rea superficial de transferencia de calor por unidad de volumen. La razn entre el rea superficial de transferencia de calor y su volumen es la densidad de rea b. Un intercambiador con b > 700 m2/m3 se clasifica como compacto. Intercambiador de calor de casco y tubos. Es el tipo ms comn de intercambiador de calor en las aplicaciones industriales. Este tipo de intercambiadores estn compuestos por gran cantidad de tubos ( a veces varios cientos ) contenidos en un casco. Los tubos se disponen con sus ejes paralelos al eje del casco. La transferencia de calor tiene lugar a medida que uno de los fluidos se mueve por el interior de los tubos mientras que el otro se mueve por fuera de stos, por el casco. Intercambiadores de calor de tubo doble.Es el tipo ms sencillo de intercambiador de calor. Est constituido por dos tubos concntricos de dimetros diferentes. Uno de los fluidos fluye por el tubo de menor dimetro y el otro fluido fluye por el espacio anular entre los dos tubos. En este tipo de intercambiador son posibles dos configuraciones en cuanto a la direccin del flujo de los fluidos: contraflujo y flujo paralelo. En la configuracin en flujo paralelo los dos fluidos entran por el mismo extremo y fluyen en el mismo sentido.

a.4) Descripcin de los Equipos.

Carcasa y Tubos.

Doble Tubo.

Placas.

b) Hornos

b.1) Definicin: Un horno es un dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un compartimento cerrado.

b.2) Fundamento: La energa calorfica utilizada para alimentar un horno puede obtenerse directamente por combustin (lea, gas u otro combustible), radiacin (luz solar), o indirectamente por medio de electricidad (horno elctrico).

b.3) Tipos o Clases.

HORNOS DE REVERBERO Los hornos de reverbero se utilizan para la fundicin de piezas de grandes dimensiones, tanto de metales frreos como de metales no frreos, como cobre latn, bronce y aluminio. Los hornos de reverbero son de poca altura y gran longitud. En uno de los extremos se encuentra el hogar donde se quema el combustible, y en el extremo opuesto la chimenea. Las llamas y productos de la combustin atraviesan el horno y son dirigidos, por la bveda de forma adecuada hacia la solera del horno, donde est situada la carga del metal que se desea fundir. Esta carga se calienta, no solo por su contacto con las llamas y gases calientes sino tambin por el calor de radiacin de la bveda del horno de reverbero.

HORNOS ROTATIVOSLos hornos rotativos estn formados por una envoltura cilndrica de acero, de eje sensiblemente horizontal, que termina con dos troncos de cono, uno en cada extremo. En uno de los extremos est situado el quemador y en el otro la salida de los gases quemados, que generalmente pasan por un sistema de recuperacin de calor para precalentar el aire de soplado antes de ser evacuados por la chimenea. Todo el interior del horno est revestido con un material refractario. El combustible puede ser gasoil o carbn pulverizado.

HORNOS DE CRISOLES Los crisoles son recipientes de arcilla mezclada con grafito y otras substancias, provistos de tapa para cierre hermtico, que una vez cargados y cerrados se caldean en los denominados hornos de crisoles, utilizando como combustible carbn o, ms modernamente, gasoil.La fusin en crisoles es uno de los procedimientos ms antiguos y sencillos para elaborar metales, y todava se emplea, y probablemente se empleara siempre por la economa de su instalacin sobre todo para fundir pequeas cantidades.

HORNOS ELCTRICOS Los hornos elctricos tienen grandes ventajas para la fusin de los metales, siendo las ms destacadas las siguientes: Pueden obtenerse temperaturas muy elevadas hasta de 3500C en algunos tipos de hornos elctricos. Puede controlarse la velocidad de elevacin de temperatura, y mantener esta entre lmites muy precisos, con regulaciones completamente automticas. La carga queda por completo libre de contaminacin del gas combustible. Puede controlarse perfectamente la atmsfera en contacto con la masa fundida, hacindola oxidante o reductora a voluntad, e incluso en algn tipo de horno puede operarse en vaco. Tienen mayor duracin los revestimientos que en los dems tipos de hornos. Se instalan en espacio reducido. Su operacin se realiza con mayor higiene que la de los hornos otros tipos.

Hornos elctricos de arco Los hornos elctricos de arco estn formados por una cuba de chapa de acero revestida de material refractario, provista de electrodos de grafito o de carbn amorfo. Los electrodos de carbn amorfo se forman en el mismo horno, llenando las camisas que llevan los portaelectrodos de una mezcla formada por antracita, cok metalrgico, cok de petrleo y grafito amasados con alquitrn.

Hornos elctricos de resistencia. En los hornos elctricos de resistencia, el calor est producido por el efecto Joule al circular una corriente elctrica por una resistencia. Se pueden fabricas para ser usados a temperaturas superiores a los 1800C.

b.4) Descripcin de los Equipo.

b.5) Procedimiento de Procesos.

El proceso de fundir los metales en crisol es uno de los mas antiguos y sencillos. Los hornos de crisol suelen dividirse en tres clases, segn el procedimiento empleado para colar el caldo contenido en los crisoles. En los hornos de crisol propiamente dichos, los crisoles estn totalmente dentro de la cmara delhornoy se extraen de ella para coser el metal. En los hornos de crisol fijo no basculables (hornos estticos de crisol fijo) existe un solo crisol fijo alhornoy que sobresale de la cmara de calefaccin, por lo que los gases de combustin no pueden tener ningn contacto con el caldo: como no es posible bascularlos para colar, su contenido de caldo solo puede pasarse a los moldes sacndolo del crisol delhornocon una cuchara. Los hornos basculables de crisol fijo son anlogos a los anteriores, pero toda la estructura delhornopuede inclinarse para colar el caldo por vertido en cucharas o directamente a los moldes; el eje de rotacin delhornopuede ser central o transversal a la piquera de colada y situada precisamente en el pico de sta; en este ltimo caso el contenido del crisol delhornose vierte ntegramente en la cuchara sin mover sta. O bien directamente en los moldes.

b.6) Tablas o Grficos que se Utilizan.

b.7) Balance de Materia y Energa.

b.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

b.9) Aplicaciones en el Sector Industrial.

-En la industria y la artesana cermica se utilizan hornos para cocer, secar y endurecerarcilla. El mismo proceso de coccin de la arcilla puede adems permitir la solidificacin, fijacin y vitrificacin de esmaltes con fin utilitario o decorativo aplicados previamente a la coccin sobre la arcilla.

-Se utilizan distintos tipos de hornos para el secado de materiales hmedos, tales comomadera,pinturasobremetales, etc.

c) AEROREFRIGERANTES.

c.1) Definicin: En la industria, los Air Coolers ofrecen una mejor alternativa al uso de las torres de refrigeracin en la produccin de agua de enfriamiento. Estas soluciones ofrecen adems una excelente relacin coste/rendimiento, al tener unos gastos de puesta en marcha reducidos y unos requisitos de mantenimiento bajos. Los Air Coolers o aerorefrigerantes tienen evidentes ventajas frente a las torres de refrigeracin.

c.2) Fundamento: Se utilizan para realizar la Transferencia Trmica entre lquido/gas(aire)

c.3) Tipos o Clases:

TEC-FREDLe ofrece una tecnologa innovadora, profesionales cualificados y el aval de la experiencia para integrar todos los elementos y ofrecer la mejor solucin en procesos industriales.

TERMOKEY AIR FRESH SYSTEMEl sistema AFS regula la ventilacin mediante un control de velocidad sobre los ventiladores. As mismo existe la posibilidad de ventilacin con EC SYSTEM. Ambos sistemas garantizan un funcionamiento constante y eficiente segn las variaciones de la temperatura ambiente a la entrada de la batera.

c.4) Descripcin de los Equipos.

c.5) Procedimiento de Procesos.La metodologa consiste en enfriamiento adiabtico con reducido consumo de agua por medio de boquillas especiales desarrolladas para funcionar con presiones de agua muy elevadas.La combinacin entre el agua a alta presin y el efecto nebulizante de las boquillas, conocido como efecto misting, y un sistema de control electrnico expresamente estudiado, constituyen el principio innovado de este proyecto. La cantidad de agua consumida es la justamente necesaria para obtener el efecto adiabtico deseado con un sobrecalentamiento 10/20% que se pierde en condiciones ambientales.

c.6) Tablas o Grficos que se Utilizan.

c.7) Balance de Materia y Energa.

c.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

c.9) Aplicaciones en el Sector Industrial. - Aumentan la capacidad de la transferencia de calor. - Ofrecen una mejor alternativa al uso de las torres de refrigeracin en la produccin de agua de enfriamiento.- Los aerorefrigerantes pueden aplicarse en las plantas papeleras, la industria del acero, empresas de fertilizantes, compaas qumicas y del sector energtico, as como de medio ambiente y recursos naturales.

d) EVAPORADORES.

d.1) Definicin: Se conoce porevaporadoralintercambiador de calordonde se produce la transferencia deenerga trmicadesde un medio a ser enfriado hacia el fluidorefrigeranteque circula en el interior del dispositivo.

d.2) Fundamento: En lossistemas frigorficosel evaporador opera como intercambiador de calor, por cuyo interior fluye el refrigerante el cual cambia su estado delquidoavapor. Este cambio de estado permite absorber elcalor sensiblecontenido alrededor del evaporador y de esta manera el gas, al abandonar el evaporador lo hace con unaenerga internanotablemente superior debido al aumento de su entalpa, cumplindose as el fenmeno de refrigeracin.

d.3) Tipos o Clases.

Segn alimentacin refrigerante- De Expansin Directa o Expansin Seca: En los evaporadores de expansin directa laevaporacindelrefrigerantese lleva a cabo a travs de su recorrido por el evaporador, encontrndose este enestado de mezcla en un punto intermediode este. De esta manera, el fluido que abandona el evaporador es puramentevapor sobrecalentado.

- Inundados: Los evaporadores inundados trabajan conrefrigerantelquidocon lo cual se llenan por completo a fin de tener humedecida toda la superficieinterior delintercambiadory, en consecuencia, la mayor razn posible detransferencia de calor. El evaporador inundado est equipado con un acumulador o colector devaporel que sirve, a la vez, como receptor delquido, desde el cual el refrigerante lquido es circulado porgravedada travs de los circuitos del evaporador. Preferentemente son utilizados en aplicaciones industriales, con un nmero considerable de evaporadores, operando a baja temperatura y utilizandoamonaco(R717) como refrigerante.

- Sobrealimentados: Unevaporador sobrealimentadoes aquel en el cual la cantidad de refrigerante lquido en circulacin a travs del evaporador ocurre con considerable exceso y que adems puede ser vaporizado.

Segn tipo de construccin- Tubo descubierto: Los evaporadores de tubo descubierto se construyen por lo general entuberasdecobreo bien en tubera deacero. El tubo de acero se utiliza en grandes evaporadores y cuando el refrigerante a utilizar seaamonaco(R717), mientras para pequeos evaporadores se utiliza cobre. Son ampliamente utilizados para el enfriamiento de lquidos o bien utilizando refrigerante secundario por su interior (salmuera,glicol), donde el fenmeno de evaporacin de refrigerante no se lleva a cabo, sino ms bien estos cumplen la labor de intercambiadores de calor.

- De superficie de placa: Existen varios tipos de estos evaporadores. Uno de ellos consta de dos placas acanaladas y asimtricas las cuales son soldadas hermticamente una contra la otra de manera tal que el gas refrigerante pueda fluir por entre ellas; son ampliamente usados en refrigeradores y congeladores debido a su economa, fcil limpieza y modulacin de fabricacin.

d.4) Descripcin de los Equipos.

d.5) Procedimiento de Procesos.El proceso de evaporacin consiste en la eliminacin de un lquido de una solucin, suspensin o emulsin por tratamientos trmicos. Se dice entonces, que la solucin, suspensin o emulsin se est concentrando, y para lograr dicho propsito debemos suministrar una fuente de calor externo; esta fuente calrica se logra generalmente con vapor de agua, el cual se pone en contacto con el producto a travs de una superficie calefactora. Es una separacin de componentes por efecto trmico, en donde se obtienen dos productos de distintas composiciones fsico-qumicas. En la mayora de los casos, el producto evaporado, (solvente voltil, que generalmente es agua) es un producto sin valor comercial, mientras que el lquido concentrado, (soluto no voltil) es el que tiene importancia econmica. (cabe mencionar que puede suceder al revs). Debemos tener en cuenta que los productos a evaporar se comportan de diferentes formas de acuerdo a su caractersticas fsico-qumicas, las cuales pueden definir un comportamiento de termo sensibilidad, de producir reacciones de precipitacin, de aglomeracin o de polimerizacin, y un tratamiento inadecuado puede producir un deterioro parcial o total de distintos componentes qumicos involucrados en el lquido y de esta forma modificar indeclinablemente las propiedades del mismo. Por esta razn se deben realizar ensayos previos y poder as determinar el equipo adecuado para cada una de las necesidades.

d.6) Tablas o Grficos que se Utilizan.

d.7) Balance de Materia y Energa.

EL FENMENO DE EBULLICIN DEL REFIGERANTE A T=CtePERMITE ESCRIBIR LA ECUACIN PARA EL CALOR TRANSFERIDO COMO:Q = UA DTML= UA ((ti to) / ln ((ti tr) /(to tr))Q = m Cp(ti to)Q = mCp(1 e(-UA / mCp))(ti tr)

Para m, y CpCtes, y para un valor dado de UAQ = F (ti tr); F en W / C DT

De este modo, el factor F evita el uso de ecuaciones complejas para evaluar coeficientes de transferencia, facilitando la seleccin.

Q queda proporcional a la diferencia de temperaturas (ti to) seleccionada.

d.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

d.9) Aplicaciones en el Sector Industrial.- Aplicable en la destilacin de Biodiesel.- Desodorizacin de gases.- Evaporacin de cidos grasos y concentracin de productos farmacuticos.

e) CONDENSADORES.e.1) Definicin: un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energa en forma de campo elctrico. Est formado por dos armaduras metlicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dielctrico.e.2) Fundamento: Un condensador es uncambiador decalor latenteque convierte el vapor de su estado gaseoso a su estado lquido, tambin conocido como fase de transicin.

e.3) Tipos o Clases.Segn su disposicin relativa con respecto de laturbina de vapor, los condensadores pueden clasificarse en:Axiales. Estn situados al mismo nivel que la turbina de vapor. Son tpicos de turbina de vapor hasta 150 MW, potencias hasta las cuales el cuerpo de baja presin es de un solo flujo y escape axial.Laterales. Estn situados al mismo nivel que la turbina de vapor. El cuerpo de baja presin de la turbina de vapor es de dos flujos.Inferiores. Estn situados debajo de la turbina de vapor de baja presin, lo que les obliga a estar metidos en un foso y que el pedestal del grupoturbogeneradorest en una cota ms elevada, encarecindose la obra civil.

Segn el nmero de pasos pueden ser:Un paso. Hay una nica entrada y una nica salida de agua en cada cuerpo del condensador. Tpica en circuitos abiertos de refrigeracin.Dos pasos. El agua entra y sale dos veces en el cuerpo del condensador.Segn el nmero de cuerpos:Un cuerpo. El condensador tiene una sola carcasa.Dos cuerpos. El condensador tiene dos carcasas independientes. Esta disposicin es muy til, ya que permite funcionar slo con medio condensador.

e.4) Descripcin de los Equipos.

e.5) Procedimiento de Procesos.Las purgas de los calentadores y otros elementos, que una vez enfriadas son incorporadas alcircuito de condensado.El aire que procede de entradas furtivas en los diversos elementos del ciclo agua-vapor, a travs de los cierres de laturbina de vaporo con el agua de reposicin al ciclo. ste debe ser extrado y enviado al exterior medianteeyectoresobombas de vaco.El vapor procedente del escape de la turbo-bomba deagua de alimentacinsi la hay en la instalacin.El vapor de los by-passes deturbina de vapor, que en determinados modos de operacin transitorios (arranques, paradas, disparos, cambios bruscos de carga) conducen directamente al condensador todo el vapor generador en lacalderauna vez atemperado.El agua de aportacin al ciclo para reponer las purgas, fundamentalmente la purga continua. Esta agua es desmineralizada y proviene del tanque de reserva de condensado.

e.6) Tablas o Grficos que se Utilizan.

e.7) Balance de Materia y Energa.

e.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

e.9) Aplicaciones en el Sector Industrial.- Se utilizan cuando se disipa el calor a una corriente de aire.

f) ACUMULADORES DE CALOR.f.1) Definicin: Unacumulador de calores un aparato del sistema decalefaccinque almacena en un ncleo de bloquescermicos aislando elcalorproducido por cualquier medio, generalmente por laelectricidad, para su posterior uso.f.2) Fundamento: se basa en la alternancia de ciclos de carga y ciclos de descarga, correspondindose generalmente los ciclos de carga con la noche y los de descarga con el da, debido a las tarifas reducidas, as como a las mayores necesidades de uso diurno.

f.3) Tipos o Clases: Acumulador EstticoEste tipo de acumuladores son los ms bsicos. Los elementos de carga y el ncleo de acumulacin son similares a los dinmicos pero el aislamiento del mismo es ms sencillo. En este tipo de acumuladores, la descarga se realiza por conveccin natural y por radiacin. Para el control de la descarga se utilizan una serie de trampillas que impiden el paso del aire a travs del ncleo de acumulacin, estas trampillas estn reguladas mediante un sistemabimetlicoque es ajustable desde un mando exterior. Esta forma de regulacin de descarga logra controlar un 20% de la misma, mientras que el otro 80% se realiza por radiacin de la superficie del aparato, es decir por prdidas del aislamiento y por lo tanto es incontrolable. Los acumuladores estticos estn recomendados para ser usados en los lugares habitados permanentemente manteniendo una temperatura de confort permanente. Acumuladores dinmicosLos acumuladores dinmicos tienen un aislamiento mucho ms eficaz que los estticos. En ellos la descarga se realiza mediante una pequea turbina que impulsa aire a travs del ncleo de acumulacin. Sus prdidas son de un 20%, que cede por radiacin, mientas que el 80% restante es descargado mediante la turbina y puede ser regulado mediante termostatos, tanto externos como internos en el propio aparato. El control de la descarga permite la integracin en sistemas domticos y la gestin de la temperatura en reas determinadas.f.4) Descripcin de los Equipos.

f.5) Procedimiento de Procesos.

f.6) Tablas o Grficas que se Utilizan.

f.7) Balance de Materia y Energa.

f.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

g) PLACAS SOLARES.

g.1) Definicin: Un panel solar es un mdulo que aprovecha la energa de la radiacin solar.

g.2) Fundamento: Son colectores solares utilizados para producir agua caliente (usualmente domstica) y a los paneles fotovoltaicos utilizados para generar electricidad.g.3) Tipos o Clases: Paneles solares termodinmicosLospaneles solares termodinmicosson la solucin ms popular ltimamente, debido a su mayor eficiencia, mejor precio y mayor versatilidad. Son ms eficientes debido a que son capaces de captar energa de cualquier estado meteorolgico, la lluvia, el viento, la luna, etc. Son ms verstiles por el peso de los paneles, mucho ms ligeros que las dems alternativas. Adems de estas ventajas, tanto los equipos como su instalacin tienen un coste menor.

Paneles solares trmicosLospaneles solares trmicosson los que funcionan de forma ms simple. Consiste en que los rallos del sol calientan los paneles, que contienen unlquido caloportadorque circula hacia el interior de la vivienda. Estos son recomendables para zonas que tengan recepcin directa del sol a altas temperaturas, preferiblemente en zonas rurales, donde hay espacio suficiente, ya que necesitan un tamao mayor debido a la menor eficiencia de este tipo de panel.

Paneles solares fotovolticosLospaneles solares fotovolticosfueron una revolucin cuando se inventaron. Suimplantacin en los primeros edificios hizo que se vislumbrara por primera vez la posibilidad de generar suficiente energa in situ como para abastecer las necesidades del propio edificio. Esta tipo de sistema consiste en que la energa de laradiacin solarse transmite a los electrones de los materiales semiconductores de los paneles, que consiguen as separarse del ncleo y trasladarse, creando una corriente elctrica.

g.4) Descripcin de los Equipos.

g.5) Procedimiento de Proceso.

g.6) Tablas o Grficos que se utilizan.

g.7) Balance de Materia y Energa.

g.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

3.3. Transferencia de Masa y Calor Simultneamente.En este tipo de operaciones siempre hay dos fases en ntimo contacto. A travs de su interfase, se producen dos fenmenos de transporte (transmisin de calor y de materia) que pueden ir en el mismo sentido o incluso en sentidos opuestos.

a) Cristalizacin.

a.1) Definicin: La Cristalizacin es un Proceso de separacin de tipo Slido-Lquido.

a.2) Fundamento: Existe transferencia de masa de un soluto de una solucin lquida a una fase cristalina slida pura.

a.3) Tipos o Clases: Tipos Cristalizador de suspensin mezclada y de retiro de producto combinado. Cristalizador de enfriamiento superficial. Cristalizador de evaporacin de circulacin forzada. Cristalizador evaporador de desviador y tubo de extraccin. Cristalizador de refrigeracin de contacto directo. Cristalizador de tubo de extraccin.

a.4) Descripcin de los Equipos.

a.5) Procedimiento de Procesos.La Formacin de cristales slidos dentro del seno de una solucin lquida, es la de mayor importancia comercial dentro del proceso de Cristalizacin.La solucin se concentra y se enfra hasta que la concentracin del soluto es superior a su solubilidad a dicha temperatura y el soluto forma cristales casi puros.

a.6) Tablas o Grficos que se Utilizan.

a.7) Balance de Materia y Energa.

a.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

a.9) Aplicaciones en el Sector Industrial. - Formacin de cristales para productos de uso domsticos. - Sector biotecnolgico.

b) Secado.b.1) Definicin: Disminucin del agua libre o humedad libre del slido (diferencias entre el contenido total de agua del slido y el contenido de agua de agua en equilibrio, dadas una temperatura y humedad relativa ambiental).b.2) Fundamento: Reduccin de contenido de lq. en slido.b.3) Tipos o Clases. Contacto directo: Pone en contacto el slido hmedo pulverulento con una corriente de aire caliente no saturado. Contacto indirecto: El secado se produce sin contacto de la fuente de calor con el slido. Los secaderos comerciales ms comunes son: Secaderos de bandeja: El slido se deposita en capas de poca profundidad, y el aire caliente circula por la superficie o a travs del slido. Secadores rotativos: El slido desciende a lo largo de un cilindro rotatorio inclinado hacia la salida, secndose por accin del aire caliente que circula en contracorriente. Secadores de evaporacin sbita o atomizadores: El slido hmedo se encuentra en suspensin en una corriente gaseosa caliente, en un dispositivo tipo cicln. El agua del slido se vaporiza bruscamente, obtenindose un slido muy poroso. Secadores de cinta transportadora perforada: El materiala secar setransporta lentamente sobre una tela metlica a travs de un largo tnel o cmara de secado.

b.4) Descripcin de los Equipos.

b.5) Procedimiento de Procesos.Velocidad de secado de un slido en condiciones constantes (de temperatura, humedad ambiental y velocidad del aire) en funcin de la humedad libre del slido, se observa dos perodos:Periodo constante: El agua del slido forma una pelcula continua sobre la superficie del slido, de tal forma que es como si el slido no existiera (anlogo a la humidificacin).Periodo decreciente: El agua contenida por el slido no es capaz de formar esta pelcula (punto crtico); a partir de este momento la velocidad de secado es funcin dela humedad libre.

b.6) Tablas o Grficos que se Utilizan. b.7) Balance de Materia y Energa.

b.8) Cuadro de Reporte de Trabajo.

b.9) Aplicaciones en el Sector Industrial. - Para el secado de frutos y obtencin de un producto libre de humedad. - Deshidratacin de cereales, maz, etc.

c) LIOFILIZACIN.c.1) Definicin: Laliofilizacines un proceso en el que se congela el producto y posteriormente se introduce en unacmara de vacopara realizar la separacin del aguaporsublimacin.c.2) Fundamento: La liofilizacin es una modalidad de secado que consiste en la eliminacin del agua por sublimacin de la misma. Se debe de trabajar a una presin y temperatura por debajo del punto triple.T