Procesos físicos químicos generales de la industriales

Dirección General de Cultura y Educación Dirección de Educación Superior

INSTITUTO SUPERIOR DE FORMACION DOCENTE
Y TÉCNICA nro. 127 “CIUDAD DEL ACUERDO”
PROFESORADO DE QUIMICA CON TRAYECTO EN CIENCIAS NATURALES

Procesos industriales físicos químicos

Etapas comunes:

1. Preparación y purificación de materias primas.
2. Reacción.
3. Acondicionamiento de los productos finales.

Almacenamiento de sólidos
Cuando se trata de almacenar grandes cantidades de sólidos
se les suele amontonar (granel), cuando es posible en el
exterior y cuando sus propiedades no lo permiten, en naves
de almacenaje.
Para muchos productos que no se conglomeran, se utilizan
los silos o los bunkers. Los cuales, son depósitos altos de
sección rectangular o cilíndrica con su parte inferior cónica.
A menudo, varios silos se reúnen en una unidad y se les
denomina silos de cedula.
Almacenamiento de líquidos
Los líquidos se almacenan en tanques o tina de madera o en
depósitos. La mayoría de las veces se utilizan depósitos
cilíndricos, aunque también se emplean tanques prismáticos.
Los depósitos de almacenaje que contienen líquidos
combustibles se suelen disponer enterrados y con una unión
en la tierra para evitar la producción de chispas y la
consiguiente inflamación por descargas electrostáticas.
En instalaciones químicas suelen encontrarse depósitos
esféricos para el almacenaje de líquidos.

Almacenamiento de gases
Los gases se almacenan en depósitos llamados falsamente
gasómetros.
Gasómetro de campana: la salida del gas se impide por
medio de un liquido de cierre (casi siempre agua), por la
parte inferior; y por la parte superior mediante la campana
que puede desplazarse hacia arriba y hacia abajo.
Las partes inferiores de la campana y de los anillos terminan
en “tazas” (las tazas también contienen liquido de cierre).
Gasómetro de disco: el papel de la campana la desempeña
un disco y el cierre se consigue mediante alquitrán que se
hace descender rociando las paredes. Se pueden construir en
mayores dimensiones que los gasómetros de campana.
Botellas de acero: contienen cantidades más pequeñas,
fáciles de almacenar y transportar. Resisten presiones que
van desde los 3 a 150 atm. Por seguridad dichas botellas se
aseguran a la pared mediante abrazaderas (preferentemente
en jaulas alejadas al lugar del trabajo) para evitar accidentes.

CEPEDA, Nelson Daniel Página 1



Trituración

Como consecuencia del método de obtención y de la estructura de los yacimientos se obtienen
las materias primas solidas, casis siempre en trozos de muy variado tamaño, que no son
adecuados para la posterior elaboración.
Las materias primas solidas y también los productos elaborados deben someterse a un proceso
de trituración adecuado que permiten obtener tamaños de grano que van desde trozos de 30
a 40 cm.

Quebrantadoras
Quebrantar involucra procesos físicos de trituración hasta
lograr conseguir el tamaño de una avellana.
Se utilizan quebrantadoras de mandíbulas, redondas, de
conos, de rodillos, de martillos, de tornillo sin fin entre
otros.
La quebrantadora de mandíbula tritura rocas y minerales
duros por presión entre una mandíbula fija, y otra móvil. La
fuerza viene dada por una biela propulsada mediante una
rueda giratoria, haciendo que este movimiento se
comunique en forma de presión sobre la mandíbula móvil.
En las quebrantadoras de rodillos, se utilizan dos rodillos
dentados que giran en dirección contraria. Uno de los
rodillos tiene un eje móvil mientras que el otro es fijo.
Trituradoras
Para triturar se utilizan molinos de campana, molinos garr,
molinos centrífugos, molinos anulares, muelas, entre otros
aparatos.
Las muelas trituran mediante presión y frotamiento,
provocados por ruedas pesadas que giran lentamente sobre
el material colocado en el plato. Las muelas están colocadas
a distintas distancias para que el proceso de molienda tenga
lugar en toda la superficie del plato.
Las muelas son también adecuadas para la molienda húmeda
y también se le encuentra aplicación para el mezclado de
sustancia.
Molinos
Para la molienda fina se utilizan molinos de muelas, molinos,
de rodillos, morteros, molinos pendulares, molinos de bola,
molinos de tubo, etc.
Los molinos de bolas suministran materiales especialmente
finos. En un tambor se suelen disponer en pisos, placas de
molienda y esferas de acero, porcelana, etc. Las cuales se
mueven libremente por toda la sección interna del molino y
cayendo sobre el material a moler por acción de la
gravedad.




Briquetización

En el caso de los productos cuyas materias primas proceden de distintos lugares y presentan
enormes diferencias en el tamaño de grano, se tritura toda la materia prima a polvo, lo cual se
lo amasa con agua y se forma una pasta. Para conseguir luego piezas de varios centímetros las
cuales serán tratadas con altas temperaturas.

Cribado y desempolvado

Son procesos encargados de separar todo el material molido en los diferentes tamaños de
grano

Tejidos de tamices

Los tamices consisten en placas perforadas o son marcos, cajas, etc. Entre los que se tensa un
tejido. Las mallas pueden ser en ambos casos cuadradas o circulares.

Tamices

El material a tamizar se mueve en los tamices fijos a lo largo de la superficie de tamizado
Inclinado merced a su propio peso o se le obliga a moverse en su propio peso o se le obliga a
moverse por raspado.

Tamices de tambor: es un tambor recubierto con mallas de
tamizado, se puede realizar en un solo pasa una clasificación
de materiales de distinta granulometría si el tambor esta
dividido en distintas secciones.
Zarandas o tamices perpendiculares: son tamices vibratorios
en los que la superficie de tamizado realiza movimientos
perpendiculares.
Clasificadores neumáticos: en estos dispositivos se inyecta
aire u otros gases. La corriente de aire provocada por un
soplante provoca torbellinos al atravesar la masa y arrastra
las partículas más finas y más ligeras, mientras las más
pesadas y las mayores caen en el embudo que se encuentra
mas abajo.
Clasificador ciclónico: se hace circular al gas con gran
velocidad recorriendo un camino en espiral. Con ello las
partículas de polvo chocan contra la pared vertical y caen
desde allí al colector.




Desempolvado eléctrico
En una cámara cerrada se encuentran frente a frente placas metálicas unidas a tierra y
electrodos de rociado, conectados a una corriente continua de alta tensión. La parte inferior
de la cámara es cónica en direcciona la salida. El gas bruto que ingresa tiene que atravesar los
electrodos de rociado donde se cargan con igual signo y son ahora repelidos contra la pared
metaliza unida a tierra, donde se descargan y caen hacia al cámara de salida. Esta caída se
puede facilitar golpeando mecánicamente.
Mezclado y disolución
El mezclado es un proceso físico en el que no varía la naturaleza química de los materiales. El
proceso de mezcla se realiza mediante un movimiento de mezcla suficiente de las partículas.
Según la dureza de los materiales se han introducido diferentes denominaciones para el
proceso de mezclado. Hablamos de:
Mezclado: cuando se mezclan mecánicamente dos o amas sustancias solidas de modo que se
distribuyan entre si lo mas homogéneamente posible.
Amasado: cuando mezclamos un solido con un líquido, formando una pasta o masa.
Suspensión: se hace una papilla entre sólidos finamente divididos y un líquido, no se
disuelven.
Disolución: cuando sólidos líquidos o gases son absorbidos por un líquido son el que forman
una sustancia totalmente homogénea.
Emulsión: cuando dos líquidos no miscibles se dispersan mediante agitación intensa.

Aparatos y maquinas mezcladoras

Agitadores: son los dispositivos que provocan
mecánicamente un mezclado íntimo de las
partículas aisladas. Pueden ser de
construcciones muy diferentes.
Mezcladores de tambor: los materiales son
arrastrados hacia arriba por el giro del
tambor, (o si el tambor es fijo, por medio de
paletas giratorias) cayendo después
libremente.
Malaxadores: son útiles para el mezclado de
productos sólidos o pastosos.
Absorción y adsorción
Absorción: es la captación de un gas a través
de un líquido. Si esto tiene lugar o no a través
de la reacción química, carece de
importancia. Se produce absorción cuando un
gas es muy soluble en un líquido. Para este
proceso se utilizan altas torres cilíndricas, de
mayor o menor anchura según su producción,
en las que el gas a absorber circula de abajo a
arriba mientras el absorbente lo hace de
arriba abajo.
La absorción sirve tanto para separar
componentes valiosos de una mezcla




gaseosa, como para la purificación de gases
cuando estos atraviesan sin modificación un
absorbente, siendo absorbidas las impurezas
acompañantes.
Atomizador: en una carcasa alargada giran
dos cilindros, provistos de discos, en
direcciones contrarias. Se sumergen los
discos en el líquido a ser lavado y mediante
giros repentinos los discos pulverizan en
forma de pequeñas gotas el líquido que los
recubre. Se forma un velo el cual tiene
contacto con el gas.
Lavador rotativo: el gas que desea sea lavado
atraviesa un tambor rotatorio, dividido en
varias cámaras las cuales son divididas por
tabiques. En las cámaras hay material de
relleno y los tabiques obligan a la corriente
gaseosa a entrar en contacto íntimamente. El
líquido de lavado se encuentra en la parte
inferior del tambor.
Adsorción: es la captación de gases o vapores
a través de ciertos sólidos.
Adsorción estática: el adsorbente extrae de
una cantidad dada de líquido las impurezas
disueltas, presentes en pequeñas cantidades.
Adsorción dinámica: se pasa una mezcla
gaseosa o un líquido por un absorbente
solido granulado colocado en un recipiente.
La mayor importancia de la adsorción
dinámica reside en la separación de mezcla
de gases.

Separación
Filtración: es uno de los procesos mas
frecuentes en las instalaciones químicas, se
trata de separa partículas no disueltas en una
solución, o de librar un gas de sustancias en
suspensión. Existen diferentes agentes de
filtración: arena, arcillas, carbón, papel,
cuarzo, etc.
Nuchas: en estos dispositivos, la placa
perforada y el agente filtrante se encuentran
en un depósito que pueden unirse en su
parte inferior a un conducto de vacio.
Filtros prensa: son los dispositivos de
filtración más empleados, constan de placas y




lienzos de filtración. Los cuales se intercalan
formando una unidad de filtración compacta.
Trabaja de modo discontinuo. Unas ves que
los filtros se llenan de residuos, estos se lavan
con un disolvente puro, y se los vuelven a
ensamblar para formar la unidad compacta
de filtración, en el siguiente orden: placa,
lienzo, marco, lienzo y placa.
Filtros de tambor: es un tambor dividido en
cinco zonas sobre las cuales, se tensa lienzos
filtrantes. Contiene una cavidad en la cual se
situará la sustancia a filtrar.
Decantación: consta de una vasija cuya parte
inferior termina den forma cónica, el liquido
turbio ingresa por un cono invertido lo cual
disminuye la velocidad del flujo y da lugar a
que los componentes sólidos se dirijan hacia
el fondo del recipiente. Al continuar
ingresando el líquido el recipiente principal
comienza a rebozar del líquido claro que
sobrenada, quedando lo más turbio en la
parte inferior.
Flotación: es una forma de separar sólidos de
distintas densidades, mediante una corriente
de agua, que es dirigida hacia diferentes
recipientes. Separando en cada uno de ellos
los sólidos de distintas densidades.
Centrifugación: se da para el caso de sólidos
que fueron mal filtrados.las centrifugas, son
cilindros o tambores que giran rápidamente,
hasta con 1.000 rpm. Aunque existen
aparatos que alcanzan velocidades que van
desde los 15.000 a los 20.000 rpm. Se
distinguen centrifugas de pared filtrante y de
pared continua. Pueden ser de eje horizontal
o vertical.
Extracción de sustancias a partir de
disoluciones: la separación de alguno de los
componentes de un solido por medio de un
disolvente se denomina frecuentemente por
“lixiviación” y no por extracción. Se añade un
disolvente al extractor. El extractor contiene
al solido que se acaba de cargar el disolvente
comienza disolver, saliendo de manera muy
concentrada. Una ves extraído el solido, se lo
vacía y se lo vuelve a llenar con material.




Caldeo y refrigeración
Refrigerante de Liebig: se trata de un tubo
rodeado por una camisa en el que tiene lugar
el intercambio de calor (aquí refrigeración)
según el principio de contracorriente.
Camisa refrigerante: el inconveniente que
presenta este dispositivo es que la superficie
de refrigeración es relativamente pequeña, la
cual queda compensada por la gran velocidad
de flujo del medio refrigerante.
Cambiador de calor tubular: consta de una
vasija cilíndrica en la que se encuentra un haz
de tubos paralelos. Por encima y por debajo
del haz de tubos se encuentran las cámaras
de distribución. La acción refrigerante se
puede reforzar si se hacen pasar ambas
sustancias por el cambiador en
contracorriente.
Refrigerante de serpentín: el material a
refrigerar fluye por un serpentín metálico
(para aumentar la superficie de contacto) que
se sujeta en sus extremos a una vasija
cilíndrica. Mientras que el serpentín queda
bañado externamente por el liquido
refrigerante.
Refrigerante de rociado: el material caliente
fluye por el serpentín. El líquido refrigerante
rocía la parte exterior de los tubos y se
recoge en el canal. Los tubos se sostienen
mediante un soporte. Y el conjunto puede
encontrarse en un depósito o al aire libre. En
el último caso el aire actúa como
refrigerante.
Calentador de viento: esta destinado para el
trabajo con el alto horno y es
simultáneamente un intercambiador de calor
y un horno. Los gases residuales del alto
horno, mezclados con el aire. Se queman en
le hogar de combustión y el calor producido
es transportado y cedido por los gases de
combustión a un emparrillado de ladrillos
refractarios en una segunda parte del
calentador, de modo que aquellos se
calientan amas de 1.000ºC. Alcanzando este
estado se desconecta la entrada de gas y se




conecta la entrada de aire que atraviesa
ahora la parrilla caliente y enfría los ladrillos
refractarios ganando calor. Durante este
periodo los gases del tragante se dirigen a un
segundo calentador de viento donde se
queman y ceden el calor producido.

Evaporación y desecación
Evaporación: es la transformación de un
liquido en vapor, el paso de solido a vapor se
denomina “sublimación”. Incluso a
temperatura ambiente, las sustancias se
evaporan con mayor o menor rapidez. Pero
entenderemos aquí, por evaporación la
transformación deliberada de un liquido en
vapor.
Concentración por evaporación: se conectan
en serie varios evaporadores. Se aplica vacio
al sistema e inmediatamente se le suministra
calor por medio de vapor de agua al primero,
mientras que al segundo y tercer evaporador,
reciben calor mediante el vapor liberado por
el calentamiento del primer evaporador.
Cabe destacar que la energía térmica que se
va transfiriendo por medio de los
evaporadores va en disminución, pero se
logra aumentar la temperatura sometiendo a
los evaporadores posteriores al primero
aumentando la grado de vacio.
Desecación: es la separación completa de
una sustancia con la fase húmeda.
Naturalmente la cantidad principal de líquido
se elimina primero de otra manera mas
barata, mediante filtros prensa,
centrifugación, etc., de modo que se someten
sólidos con una pequeña cantidad de
humedad.
Armarios de desecación: son espacios
cerrados y bien aislados, provistos con
soportes de bandejas sobre las que se
colocan el material a desecar. Se los puede
calentar con aire caliente, vapor, electricidad,
etc. Los vapores que se originan se eliminan
por succión.
Estufa de desecación al vacio: las bandejas
pueden ser calentadas con vapor y el agua de




condensación que se forma se recoge por
otra vía de conducción. Los vapores se
eliminan por vacio y se condensan luego por
refrigeración.
Secadero de tambor: consta esencialmente
de un gran cilindro giratorio, provisto
frecuentemente con paletas, las cuales,
permiten tener una mejor distribución del
material en el interior del tambor, y con ello
una mayor superficie. Disponen también de
una instalación de aire caliente o gas de
caldeo y de un ventilador de inyección o
dispositivo de succión.
Secadero de artesana: el material a desecar
queda en un depósito en el que es removido
por los brazos de un árbol giratorio, que
consiguen también el avance del material
hasta la salida del aparato. Naturalmente
este aparato es adecuado para el trabajo
continuo. Se calienta mediante vapor o desde
el exterior con gas de caldeo.
Secaderos de dos cilindros: dos cilindros
móviles giran en sentido contrario. Le
material se carga continuamente por la parte
superior y el producto desecado abandona el
aparato por la parte inferior.
Secado por pulverización: la disolución
concentrada se pulveriza por medio de
toberas en cámaras de grandes dimensiones
y las finas gotitas producidas se secan
rápidamente por una corriente de gases
calientes. En lugar de los gases calientes se
puede pulverizar la disolución en una cámara
de vacio caliente donde el material seco es
extraído continuamente del suelo por
raspadores.

Destilación y sublimación
Destilación: sirve para la recuperación de otros disolventes y líquidos valiosos, para la
separación de dos líquidos de distintos puntos de ebullición y muchas veces para la
preparación de sustancias de alto grado de pureza.
Aparatos de destilación: en la caldera o
evaporador se calienta a ebullición la mezcla
de líquidos a separar. La mezcla de vapores
se separa en la columna, que puede ser de
dimensiones considerables. Según las
cantidades de vapor puedes llegar a tener




diámetros de hasta 2 metros. Existen
columnas de hasta 30 metros de altura. Ya
que la separación de una mezcla de vapores
depende de la eficacia del lavado por el
condensado que refluye, es preciso conseguir
que vapor y líquido se mezclen íntimamente,
lo que puede conseguirse mediante distintos
dispositivos en el interior de la columna.
Relleno: las columnas se rellenan con
material de relleno compuesto por trozos de
arcillas o de metales en forma de anillo o silla
de montar. O en aparatos de ensayo de
laboratorio, con anillos de vidrio. De este
modo se aumenta la superficie interior de la
columna y el condensado que refluye se
distribuye bien, teniendo mayor eficacia el
proceso de lavado.
Columnas de platos borbotadores: consiste
en un disco metálico exactamente adaptado
a la columna, con perforaciones distribuidas
por toda su superficie a las que se han
soldado trozos cortos de tubos. Sobre cada
trozo de tubo hay una campana que se puede
subir o bajar con facilidad, pero no se puede
quitar completamente. En un borde del plato
hay un tubo de salida. Tales platos se
distribuyen a lo largo de toda la columna y el
gran numero. El vapor ascendente penetra
por los orificios, choca contra la campana y se
ve forzado a atravesar el condensado con lo
que se disuelve en él, el componente menos
volátil mientras el componente mas volátil
atraviesa el condensado y además arrastra
partes del componente mas volátil que
estuviesen disueltas luego el condensado
fluye de manera ascendente enriqueciéndose
en cada plato el componente mas volátil
hasta lograr su total separación.
Sublimación: ocurre esto cuando una sustancia pasa del estado solido al vapor sin pasar por el
estado liquido. Algunos sólidos vaporizan a temperatura ambiente, mientras que otros lo
hacen al ser fundidos primeros y luego al enfriarlos se forma el sublimado.
Es empleada para purificar productos no destilables y a veces para la producción de cristales
bien definidos.
Sublimador: es una capsula cerrada y plana
sobre la que se extiende en capas delgadas el
material impuro. Con frecuencia el material a
sublimar, se mantiene en movimiento




mediante agitadores. Para acelerar dicho
proceso se pueden eliminar vapores
formados, inyectando gases. La caldera debe
ser calentada homogéneamente para evitar
obturaciones. Muy a menudo se realizan
sublimaciones al vacio.

Bibliografía:

TEGEDER-MAYER. “Métodos de la industria química I”. Ed.: Reverte. Año: 1987.


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