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1. Tecnología Educativa sawww.tecnoedu.com Introducción a las Operaciones Unitarias

2. Principios Básicos de Proceso Primera Parte • Mezcla de fluidos • Fluidos en lechos fijos y fluidizados • Manipulación de sólidos • Corrosión • Transferencia y difusión de masa

3. Operaciones Unitarias Segunda Parte • Absorción en columnas • Reactores químicos: • Continuamente agitados • Tubulares • Por lotes • Serie de tanques agitados • Catalíticos • Destilación en columnas • Extracción sólido-líquido • Extracción líquido-líquido

4. Operaciones Unitarias (cont.) • Enfriamiento en torres • Secado de bandejas • Generación de vapor • Filtración • Evaporación

5. Mezcla de Fluidos • La elección de mezclador y velocidad adecuadas para cada aplicación depende del grado de mezcla o batido y el tipo de fluidos usados. (equipo Armfield CEK)

6. Mezcla de Fluidos • Existen 3 accionadores básicos: • Paletas planas • Turbina • Hélice

7. Mezcla de Fluidos • Conceptos relevantes: • Visualización de patrones de mezcla y flujo • Características de potencia vs velocidad de los distintos tipos de accionadores • Mezcla de suspensiones sólido/líquido • Mezcla de líquidos inmiscibles • Calidad de mezcla vs tiempo de actuación • Predicción de potencia por cambio de escala

8. Flujo sobre lechos fijos y fluidizados • El flujo ascendente de un fluido dentro de un lecho de partículas es un fenómeno muy habitual. • Sus aplicaciones industriales incluyen: • Intercambio iónico • Extracción de componentes solubles de materias primas • Otros procesos químicos (equipo Armfield CEL)

9. Flujo sobre lechos fijos y fluidizados • Conceptos relevantes: • Caída de presión en lechos fijos y fluidizados • Verificación de la ecuación de Carman-Kozeny • Punto de fluidización • Observación de diferencias entre fluidización particulada y agregativa (detalle mostrando fluidización por flujo de aire)

10. Manipulación de Sólidos • Las características de manipulación de los sólidos son relevantes en muchísimos procesos industriales, especialmente en los que intervienen: • Polvos • Pellets • Cristales • Agregados (equipo Armfield CEN)

11. Manipulación de Sólidos • Manipulaciones más comunes: • Tamizado • Estibamiento • Mezcla a doble cono • Pesado • Separación ciclónica • Molienda a bolas

12. Manipulación de Sólidos • Conceptos relevantes: • Angulo de reposo • Densidad media • Técnicas de tamizado • Descarga de contenedores • Molienda • Mezcla de sólidos • Operación de los separadores ciclónicos • Transporte neumático

13. Corrosión La corrosión es un factor importante a tener en cuenta para determinar la durabilidad y seguridad de los equipos de procesos industriales. Es conveniente que los alumnos comprendan cómo sus efectos pueden ser prevenidos y contrarrestados. (equipo Armfield CEL)

14. Corrosión • Conceptos relevantes: • Efecto del pH • Efecto de la concentración de oxígeno disuelto • Acción galvánica • Corrosión electrolítica • Protección catódica • Inhibición química • Efecto de las tensiones internas (detalle de una celda de ensayo de corrosión)

15. Corrosión • Trabajos de proyecto típicos: • Estabilización con carbonato de calcio • Oxidación de hierro y manganeso en aguas duras • Desinfección con cloro • Ablandamiento del agua por medio de precipitadores (configuración de una celda de ensayo)

16. Difusión Gaseosa • La difusión del vapor “A” de un líquido dentro de un gas “B” puede ser adecuadamente estudiada confinando una pequeña muestra del líquido en un tubo vertical y observando su velocidad de evaporación en una muestra pura (circulante) del gas B. (equipo Armfield CERa)

17. Difusión Gaseosa • El equipo del ejemplo usa un capilar con el líquido de B sumergido dentro de un baño termostatizado. • Se hace circular aire puro (A) sobre el cierre de este a través de una T, manteniendo una diferencia de presión parcial constante entre el menisco y la T. • Se mide la velocidad de descenso del menisco con un microscopio montado sobre una escala.

18. Difusión Gaseosa • La relación entre la velocidad de transferencia de masa molar medida, el gradiente de presión parcial y el coeficiente de difusión D es, entonces: Donde Ca y Cb son las concentraciones molares de los vapores A y B, deducidas de las presiones parciales molares de ambos.

19. Difusión Gaseosa • Conceptos relevantes: • Coeficientes de transferencia de masa en ausencia de efectos convectivos • Uso de las leyes de los gases para calcular diferencias de concentración en términos de presiones parciales • Uso de la ley de Fick para determinar coeficientes de difusión en presencia de gases estacionarios • Efecto del cambio de temperatura en el coeficiente de difusión gaseosa

20. Difusión Líquida • Un pequeño volumen de solución concentrada es separado de un gran volumen de solvente puro, mediante un arreglo de capilares dispuestos como un panal de abejas. • La velocidad de difusión está representada por: (equipo Armfield CERb)

21. Difusión Líquida • El soluto difunde desde una concentración máxima de un lado del panal a otra cuasi-nula en el otro. • A medida que progresa la difusión del soluto, su concentración es medida con un conductímetro.

22. Difusión Líquida • Conceptos relevantes: • Coeficientes de transferencia de masa en ausencia de efectos convectivos • Uso de la ley de Fick para determinar coeficientes de difusión a partir de mediciones de transferencia de masa y diferencias de concentración • Análisis de un sistema inestable de primer orden

23. Enlace a la segunda parte • Segunda parte