Operaciones unitarias en ingeniería de procesos.

Introducción a la ingeniería química/de proceso.

Clase 04 - Jueves 21 de agoto de 2025.

Transporte de fluidos.

Compresores.

Son equipos que comprimen gases por medio de una reducción de volumen. Transfieren energía al fluido y permiten su transporte debido al aumento de su presión.

Compresores.

Bombas.

Cumplen la misma función de los compresores, pero con líquidos.

Bombas.

Separación.

Filtración.

Es la separación de materiales sólidos y fluidos que involucra el paso de la mayor parte del fluido a través de una barrera porosa que retiene la mayor parte del sólido.

Elementos:

Filtro, medio filtrante o septum: barrera porosa que hace la separación.
Filtrado: líquido que pasa a través del medio filtrante.
Torta (cake): sólido retenido.

Filtración.

Sedimentación.

Es la separación parcial de un sólido suspendido de una matriz líquida por efecto de la gravedad.

Propósitos:

Espesamiento.
Clarificación.

Sedimentación.

Ósmosis inversa.

Operación donde se separan impurezas del agua por media de membranas semipermeables.

¡No confundir con filtrado!

Centrifugación.

Separación de sólidos y líquidos por diferencia de densidad o por filtrado, por efecto de un movimiento centrífugo.

Operaciones complementarias.

Trituración.

Operación para la reducción del tamaño de partículas sólidas por deaglomeración o por fracturación.

Tamizado.

Separación de sólidos basada en la diferencia de tamaños de partículas.

Calderas.

Equipos donde se genera vapor.

Reactores.

Operaciones con reacción química.

Continuos (CSTR).
Por lotes (batch).
Flujo en pistón.

Reactores.

Diagramas de proceso.

Representaciones gráficas de un proceso químico.

Diagramas de proceso.

Niveles:

Diagrama de funciones o bloques genéricos.
Diagrama de operaciones.
Diagrama de proceso.

Diagrama de bloques.

Serie de bloques que representan los equipos o unidades de las diferentes operaciones, articuladas por una entrada y una salida.

Diagrama de bloques.

Las operaciones se representan por bloques.
Las líneas de flujo se muestran con flechas que indican la dirección del flujo.
Las secuencias ligeras (gases) van hacia arriba. Las secuencias pesadas (líquidos) van hacia abajo.
Solo se muestra información crítica, como nombre de corrientes y de operaciones.
Si hay líneas que se cruzan, las horizontales son continuas y las verticales de interrumpen.

Diagrama de bloques.

Diagrama de operaciones.

Se profundiza la información del diagrama de bloques, agregando información sobre variables del porceso, características de las corrientes y especificaciones de los equipos.

Operaciones.

Ejemplo.

Ejemplo 1.

Tolueno (10,000 kg/h) e hidrógeno (820 kg/h) son alimentados a un reactor para producir benceno y metano. La reacción es incompleta (75%), y no se requiere exceso de tolueno. Los gases no condensables (2610 kg/h) se separan en un condensador para ser descargados, mientras que el producto de benceno y el tolueno sin reaccionar se separan a continuación por destilación. El tolueno se recicla de nuevo al reactor y se extrae una purga, y el benceno (8210 kg/h) es retirado de la corriente. La reacción que rige el proceso es la siguiente:

\[ C_7 H_8 + H_2 \rightarrow C_6 H_6 + CH_4 \]