Operaciones de transporte

1. INTRODUCCIÓN
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2. OPERACIONES UNITARIAS
EN LAS INDUSTRIAS DE PROCESOS QUÍMICOS Y FÍSICOS, ASÍ
COMO EN LAS DE PROCESOS BIOLÓGICOS Y DE
ALIMENTOS, EXISTEN MUCHAS SEMEJANZAS EN CUANTO A
LA FORMA EN QUE LOS MATERIALES DE ENTRADA O DE
ALIMENTACIÓN SE MODIFICAN O SE PROCESAN PARA
OBTENER LOS MATERIALES FINALES DE PRODUCTOS
QUÍMICOS O BIOLÓGICOS.
ES POSIBLE CONSIDERAR ESTOS PROCESOS QUÍMICOS,
FÍSICOS O BIOLÓGICOS, APARENTEMENTE DISTINTOS, Y
CLASIFICARLOS EN UNA SERIE DE ETAPAS INDIVIDUALES Y
DIFERENTES LLAMADAS OPERACIONES UNITARIAS. ESTAS
OPERACIONES UNITARIAS SON COMUNES A TODOS LOS
TIPOS DE INDUSTRIAS DE PROCESO.
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PRODUCTOS
FINALES
PROCESO
MATERIAS
PRIMAS

3. PROCESOS FUNDAMENTALES DE
TRANSPORTE
1.TRANSFERENCIA DE MOMENTO LINEAL: SE REFIERE A LA
QUE SE PRESENTA EN LOS MATERIALES EN MOVIMIENTO, COMO EN
OPERACIONES UNITARIAS DE FLUJO DE FLUIDOS, SEDIMENTACIÓN
Y MEZCLADO.
2.TRANSFERENCIA DE CALOR: EN ESTE PROCESO
FUNDAMENTAL SE CONSIDERA COMO TAL A LA TRANSFERENCIA
DE CALOR QUE PASA DE UN LUGAR A OTRO, SE PRESENTA EN LAS
OPERACIONES UNITARIAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR, SECADO,
EVAPORACIÓN, DESTILACIÓN Y OTRAS.
3.TRANSFERENCIA DE MASA: EN ESTE CASO SE TRANSFIERE
MASA DE UNA FASE A OTRA FASE DIFERENTE, EL MECANISMO
BÁSICO ES EL MISMO, YA SEA QUE LAS FASES SEAN GASEOSAS,
SÓLIDAS O LIQUIDAS. ESTE PROCESO INCLUYE DESTILACIÓN,
ABSORCIÓN, EXTRACCIÓN LIQUIDO-LIQUIDO, SEPARACIÓN POR
MEMBRANAS, ADSORCIÓN Y LIXIVIACIÓN.
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4. CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES
UNITARIAS
1.FLUJO DE FLUIDOS. ESTUDIA LOS PRINCIPIOS QUE
DETERMINAN EL FLUJO Y TRANSPORTE DE CUALQUIER
FLUIDO DE UN PUNTO A OTRO.
2.TRANSFERENCIA DE CALOR. ESTA OPERACIÓN
UNITARIA CONCIERNE A LOS PRINCIPIOS QUE
GOBIERNAN LA ACUMULACIÓN Y TRANSFERENCIA DE
CALOR Y DE ENERGÍA DE UN LUGAR A OTRO.
3.EVAPORACIÓN. ÉSTE ES UN CASO ESPECIAL DE
TRANSFERENCIA DE CALOR, QUE ESTUDIA LA
EVAPORACIÓN DE UN DISOLVENTE VOLÁTIL (COMO
EL AGUA), DE UN SOLUTO NO VOLÁTIL COMO LA SAL
O CUALQUIER OTRO TIPO DE MATERIAL EN
SOLUCIÓN.
4.SECADO. SEPARACIÓN DE LÍQUIDOS VOLÁTILES CASI
SIEMPRE AGUA DE LOS MATERIALES SÓLIDOS.
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5. 5. DESTILACIÓN. SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES
DE UNA MEZCLA LÍQUIDA POR MEDIO DE LA
EBULLICIÓN BASADA EN LAS DIFERENCIAS DE
PRESIÓN DE VAPOR.
6. ABSORCIÓN. EN ESTE PROCESO SE SEPARA UN
COMPONENTE GASEOSO DE UNA CORRIENTE POR
TRATAMIENTO CON UN LÍQUIDO.
7. SEPARACIÓN DE MEMBRANA. ESTE PROCESO
IMPLICA SEPARAR UN SOLUTO DE UN FLUIDO
MEDIANTE LA DIFUSIÓN DE ESTE SOLUTO DE UN
LÍQUIDO O GAS, A TRAVÉS DE LA BARRERA DE
UNA MEMBRANA SEMIPERMEABLE, A OTRO FLUIDO.
8. EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO. EN ESTE CASO, EL
SOLUTO DE UNA SOLUCIÓN LÍQUIDA SE SEPARA
PONIÉNDOLO EN CONTACTO CON OTRO
DISOLVENTE LÍQUIDO QUE ES RELATIVAMENTE
INMISCIBLE EN LA SOLUCIÓN.
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6. 9. ADSORCIÓN. EN ESTE PROCESO, UN COMPONENTE DE
UNA CORRIENTE LÍQUIDA O GASEOSA ES RETIRADO Y
ADSORBIDO POR UN ADSORBENTE SÓLIDO.
10. LIXIVIACIÓN LÍQUIDO-SÓLIDO. CONSISTE EN EL
TRATAMIENTO DE UN SÓLIDO FINAMENTE MOLIDO
CON UN LÍQUIDO QUE DISUELVE Y EXTRAE UN SOLUTO
CONTENIDO EN EL SÓLIDO.
11. CRISTALIZACIÓN. SE REFIERE A LA EXTRACCIÓN DE
UN SOLUTO, COMO LA SAL, DE UNA SOLUCIÓN POR
PRECIPITACIÓN DE DICHO SOLUTO.
12. SEPARACIONES FÍSICO-MECÁNICAS. IMPLICA LA
SEPARACIÓN DE SÓLIDOS, LÍQUIDOS O GASES POR
MEDIOS MECÁNICOS, TALES COMO FILTRACIÓN,
SEDIMENTACIÓN O REDUCCIÓN DE TAMAÑO, QUE POR
LO GENERAL SE CLASIFICAN COMO OPERACIONES
UNITARIAS INDIVIDUALES.
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7. PROCESO Y OPERACIÓN UNITARIA
• PROCESO: CONJUNTO O SECUENCIA DE OPERACIONES
UNITARIAS QUE MODIFICAN UNA MATERIA PRIMA PARA
TRANSFORMARLA EN UN PRODUCTO COMERCIAL O INSUMO.
• OPERACIÓN UNITARIA: ETAPA DE UN PROCESO, DONDE SE
REALIZA UNA MODIFICACIÓN ESPECÍFICA DE UNA CORRIENTE.
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8. DESCRIPCIÓN Y REPRESENTACIÓN
• DIAGRAMA DE BLOQUES
• DIAGRAMA DE FLUJOS
• CORRIENTES DE UN PROCESO
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9. • DIAGRAMA DE BLOQUES: ESQUEMA
SIMPLIFICADO DEL PROCESO DONDE SE
REPRESENTAN LAS PRINCIPALES ETAPAS
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10. • Diagrama de flujos: Representación esquemática del
proceso, donde se ilustran sus características esenciales
• SECUENCIA EN QUE OCURREN LAS
OPERACIONES UNITARIAS.
• EQUIPOS UTILIZADOS PARA REALIZAR CADA
OPERACIÓN.
• FLUJOS DE MATERIA Y ENERGÍA
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Pelado
Peladora
(45°C)

11. CORRIENTES DE UN PROCESO
• FLUJOS DE MATERIA QUE INGRESAN
(ALIMENTACIÓN) O SALEN (PRODUCTO) DE
UNA OPERACIÓN UNITARIA O EQUIPO
• FORMADAS POR VARIAS SUSTANCIAS O
COMPUESTOS QUÍMICOS
• FORMADAS POR MÁS DE UNA FASE (EJ.
SÓLIDO EN SUSPENSIÓN EN UN LÍQUIDO)
• UNA CORRIENTE SE CARACTERIZA POR SU
COMPOSICIÓN, SU PRESIÓN Y SU
TEMPERATURA
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12. COMPOSICIÓN DE UNA
CORRIENTE
FRACCIÓN MÁSICA O FRACCIÓN MOLAR
• FRACCIÓN MÁSICA DE A = MASA DE A/MASA TOTAL
• FRACCIÓN MOLAR DE A = MOLES DE A/MOLES
TOTALES
LAS FRACCIONES SIEMPRE SUMAN 1
FRACCIÓN MÁSICA ≠ FRACCIÓN MOLAR
• PPM (PARTE POR MILLÓN) = FRACCIÓN X 106
RAZÓN DE COMPOSICIÓN
• RAZÓN MÁSICA = MASA DE A/MASA DE B
• RAZÓN MOLAR = MOLES DE A/MOLES DE B
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13. 13

14. PREVIOS: CAMBIO DE FASE

15. PREVIOS: CAMBIO DE FASE

16. PREVIO : EQUILIBRIO DE FASES
Una fase es una parte homogénea de un sistema, que está en contacto con otras partes del mismo,
pero que está separada de éstas por un límite bien definido (interfase).
El equilibrio de fases hace referencia a la ausencia de cualquier transferencia neta de una o más
especies químicas de una fase a otra en un sistema multifásico; ello manteniendo estables las
condiciones de presión y/o temperatura.
Cuando una sustancia se somete a calentamiento o enfriamiento puede producirse el fenómeno
conocido como transición de fase; así, al calentar suficientemente un sólido, este llega a fundirse,
de tal modo que coexistan en equilibrio dos fases bien diferenciadas (sólido y líquido), cuyas
densidades son distintas.
Las aplicación son varias; por ejemplo el estudio de los equilibrios líquido-gas sirven para los
sistemas de destilación y absorción; los sistemas sólido-gas para liofilización; sólido líquido para
mejorar las condiciones de dureza/maleabilidad/tenacidad de los metales al momento de la
fundición y/o forjado (por ejemplo el caso de la soldadura electrónica, la mezcla de plomo y estaño
Se funde a 183°C, temperatura menor que las individuales de 327°C y 232°C respectivamente)

17. PREVIO : EQUILIBRIO DE FASES

18. PREVIO : EQUILIBRIO DE FASES

19. PREVIO : EQUILIBRIO DE FASES

20. DESTILACIÓN
• ES EL PROCESO DE SEPARAR LAS DISTINTAS SUSTANCIAS QUE
COMPONEN UNA MEZCLA LÍQUIDA MEDIANTE VAPORIZACIÓN Y
CONDENSACIÓN SELECTIVAS. DICHAS SUSTANCIAS, QUE PUEDEN SER
COMPONENTES LÍQUIDOS, SÓLIDOS DISUELTOS EN LÍQUIDOS O GASES
LICUADOS, SE SEPARAN APROVECHANDO LOS DIFERENTES PUNTOS DE
EBULLICIÓN DE CADA UNA DE ELLAS, YA QUE EL PUNTO DE
EBULLICIÓN ES UNA PROPIEDAD INTENSIVA DE CADA SUSTANCIA, ES
DECIR, NO VARÍA EN FUNCIÓN DE LA MASA O EL VOLUMEN, AUNQUE
SÍ EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN.
• (LAS PROPIEDADES EXTENSIVAS DE LA MATERIA DEPENDE DE LA
CANTIDAD DE SUSTANCIA PRESENTE : P.E. PESO, LONGITUD,
VOLUMEN, ETC.)

22. DESTILACIÓN

23. DESTILACIÓN

24. DESTILACIÓN

26. ABSORCIÓN
• ES LA OPERACIÓN UNITARIA QUE CONSISTE EN LA SEPARACIÓN DE UNO O MÁS COMPONENTES
DE UNA MEZCLA GASEOSA CON LA AYUDA DE UN SOLVENTE LÍQUIDO CON EL CUAL FORMA
SOLUCIÓN (UN SOLUTO A, O VARIOS SOLUTOS, SE ABSORBEN DE LA FASE GASEOSA Y PASAN A
LA LÍQUIDA).
• ESTE PROCESO IMPLICA UNA DIFUSIÓN MOLECULAR TURBULENTA O UNA TRANSFERENCIA DE
MASA DEL SOLUTO “A” A TRAVÉS DEL GAS B, QUE NO SE DIFUNDE Y ESTÁ EN REPOSO, HACIA
UN LÍQUIDO C, TAMBIÉN EN REPOSO. UN EJEMPLO ES LA ABSORCIÓN DE AMONÍACO A DEL
AIRE B POR MEDIO DE AGUA LÍQUIDA C; SIMILAR CASO PARA EL ÁCIDO SULFÚRICO Y BEBIDAS
GASIFICADAS.
• AL PROCESO INVERSO DE LA ABSORCIÓN SE LE LLAMA EMPOBRECIMIENTO O DESORCIÓN;
CUANDO EL GAS ES AIRE PURO Y EL LÍQUIDO ES AGUA PURA, EL PROCESO SE LLAMA
DESHUMIDIFICACIÓN, LA DESHUMIDIFICACIÓN SIGNIFICA EXTRACCIÓN DE VAPOR DE AGUA
DEL AIRE.

27. ABSORCIÓN

28. ABSORCIÓN

29. APLICACIÓN DE ABSORCIÓN

30. APLICACIÓN DE ABSORCIÓN

31. ADSORCIÓN O ABSORCIÓN?

32. CRISTALIZACIÓN
• LA CRISTALIZACIÓN ES UN PROCESO QUÍMICO POR EL CUAL A PARTIR DE UN GAS, UN LÍQUIDO O
UNA DISOLUCIÓN, LOS IONES, ÁTOMOS O MOLÉCULAS ESTABLECEN ENLACES HASTA FORMAR
UNA RED CRISTALINA, LA UNIDAD BÁSICA DE UN CRISTAL.
• LA OPERACIÓN DE CRISTALIZACIÓN ES EL PROCESO POR MEDIO DEL CUAL SE SEPARA UN
COMPONENTE DE UNA SOLUCIÓN LÍQUIDA TRANSFIRIÉNDOLO A LA FASE SÓLIDA EN FORMA DE
CRISTALES QUE PRECIPITAN
• LA CRISTALIZACIÓN SE EMPLEA CON BASTANTE FRECUENCIA EN QUÍMICA PARA PURIFICAR UNA
SUSTANCIA SÓLIDA
• LA CRISTALIZACIÓN SE VE AFECTADA POR
- TEMPERATURA
- TIPO DE AGITACIÓN (RPM, DISEÑO DE AGITADORES)
- TIEMPO DE REPOSO
- CONTROL DEL PH
- CONCENTRACIÓN DE INTERFERENTES.

33. CRISTALIZACIÓN
• LA CRISTALIZACIÓN DEPENDE DEL EQUILIBRIO DE FASES LÍQUIDO
SÓLIDO; TODOS LOS COMPUESTOS SOLUBLES SE COMPORTAN DE
DISTINTA MANERA FRENTE A LOS SOLVENTES; POR LO GENERAL EL
AGUA. DICHO COMPORTAMIENTO SE REPRESENTA MEDIANTE LAS
CURVAS DE SOLUBILIDAD

34. CRISTALIZACIÓN
• LA CRISTALIZACIÓN DE UN SOLO SOLUTO SE PUEDE LOGRAR
RETIRANDO EL SOLVENTE (POR EVAPORACIÓN) O ENFRIADO LA
SOLUCIÓN DE MANERA QUE DISMINUYA LA CAPACIDAD DE
DISOLUCIÓN QUE TENGAN LAS SUSTANCIAS.
• EL MÉTODO A DESARROLLAR DEPENDERÁ ESPECÍFICAMENTE DEL
TIPO DE PRODUCTO A OBTENER, YA QUE EN EL CASO DE ALGUNAS
SUSTANCIAS AL VARIAR LAS CONDICIONES DE PH, TEMPERATURA,
PRESIÓN LA CONFORMACIÓN CRISTALINA RESULTANTE PUEDE SER
DISTINTA.

35. CRISTALIZACIÓN
• EN EL CASO ESPECÍFICO DE LOS AMINOÁCIDOS LA PRECIPITACIÓN
SE DA CUANDO EL PH ALCANZA EL PUNTO ISO ELÉCTRICO; QUE EL
PUNTO EN EL CUAL LA MOLÉCULA EQUILIBRA SU CARGA:

36. FORMAS CRISTALOGRÁFICAS DEL
CARBÓN