diagramas de instrumentos

1. PROCESOS Y VARIABLES DE PROCESOS
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2. PROCESO
• Es el conjunto de actividades u operaciones
industriales que tienden a modificar las
propiedades de las materias primas, con el fin de
obtener productos que sirvan para cubrir las
necesidades de la sociedad.

3. INGENIERÍA DE PROCESOS
ALIMENTARIOS
Comprende la parte de la actividad
humana en que los conocimientos de las
ciencias físicas, naturales y económicas,
se aplican de forma que los productos
agrícolas se les hace experimentar una
modificación en su composición, contenido
energético o estado físico.
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4. •Es la ciencia de concebir, calcular, diseñar,
construir y hacer funcionar las instalaciones
donde se efectuarán, a escala industrial y
del modo más económico posible, los
procesos de transformación de los
productos agrícolas.
INGENIERÍA DE PROCESOS
ALIMENTARIOS
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5. INGENIERO DE ALIMENTOS
El ingeniero en alimentos deberá
conocer los principios básicos de
Ingeniería de Procesos, y ser capaz
de desarrollar nuevas técnicas
para la elaboración de productos
agrícolas. Asimismo debe tener
suficiente capacidad para poder
diseñar los aparatos que deben
utilizarse en un proceso
determinado.
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6. INGENIERÍA DE PROCESOS
ALIMENTARIOS
• El objeto fundamental es estudiar los principios y
leyes que siguen las etapas físicas, químicas o
bioquímicas de los distintos procesos, a fin de poder
abordar el diseño de los aparatos en los que se
llevan a cabo industrialmente dichas etapas de
fabricación.
• Luego se debe estudiar las etapas de conservación,
de tal modo que puedan permanecer sin cambio
alguno por largos periodos de tiempo.

7. TRANSFORMACIÓN Y COMERCIALIZACIÓN
DE PRODUCTOS AGRÍCOLAS
• Los productos deberán ser de fácil
manipulación y colocación en el mercado.
• Los alimentos obtenidos directamente del
campo no pueden comercializarse sin antes
sufrir ciertas transformaciones.
• Incluso los que se vayan a utilizar
directamente deben ser envasados
adecuadamente.
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8. TRANSFORMACIÓN Y COMERCIALIZACIÓN
DE PRODUCTOS AGRÍCOLAS
• Debe pensarse en métodos de tratamiento y
conservación.
Se tiende a la
elaboración de
productos en las
mismas zonas de
producción, evitando
su deterioro durante el
transporte.

9. RÉGIMEN ESTACIONARIO Y NO ESTACIONARIO
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10. REGIMEN ESTACIONARIO
Se entiende que un sistema está en régimen
estacionario cuando todas las variables físicas
(mecánicas: caudal, velocidad; termodinámicas:
viscosidad, concentración, temperatura)
permanecen constantes e invariables con el
tiempo, en cualquier punto del sistema, pero
pueden ser distintas de unos puntos a otros.
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11. REGIMEN ESTACIONARIO
Ejemplo:
❖El calentamiento de un fluido de concentración conocida
en un baño termostato.
Calentadores cerrados y
aislados térmicamente, ya
que las variaciones de la
energía cinética y
potencial de las corrientes
son despreciables.
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12. REGIMEN NO ESTACIONARIO
• Por lo contrario, cuando las variables intensivas
características de la operación no sólo varían a
través del sistema, sino que las correspondientes
a cada punto del mismo varían con el tiempo, el
régimen se denomina no estacionario.
En ellos se debe plantear una ecuación diferencial (modelizar)
que permita ver la variación de la propiedad en el tiempo
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13. Ejemplo:
❖El llenado o vaciado de un
tanque
❖Arranque de equipos
❖Reactores de cierto tipo
REGIMEN NO ESTACIONARIO
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14. OPERACIONES CONTÍNUAS, DISCONTÍNUAS Y
SEMI-CONTÍNUAS
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15. OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS
• En los procesos industriales, las operaciones
pueden realizarse de diferentes modos:
• Se entiende como operación discontinua aquella
en la que se carga la materia prima en el equipo,
y después se realiza la transformación, y
finalmente se descargan los productos.
DISCONTINUAS
SEMICONTINUAS
CONTINUAS

16. • Se denomina también por cargas o intermitentes.
• Se realiza en las siguientes etapas:
1. Carga del equipo con las materias primas
2. Preparación de las condiciones para la transformación
3. Transformación requerida
4. Descarga de los productos
5. Limpieza del aparato
• Las operaciones en discontinuo se desarrollan en
régimen no estacionario.
OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS
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17. Ejemplos:
Prensado de semillas oleaginosas para obtener aceite.
OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS
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18. • Las operaciones continuas son aquellas en las
que las etapas de carga, transformación y
descarga se realizan simultáneamente.
• La limpieza del equipo se efectúa cada cierto
tiempo, parando la producción, y la frecuencia
depende de la naturaleza de la transformación
y de las materias a tratar.
OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS
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19. • Las operaciones continuas se desarrollan en
régimen estacionario, de modo que las
variables intensivas características de la
operación pueden variar en cada punto del
sistema, pero no varían en el tiempo.
• En realidad es difícil llegar al régimen
estacionario absoluto, pues puede haber
fluctuaciones inevitables.
OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS
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20. Ejemplos:
❖Cultivo continuo de microrganismos en un quimiostato.
Cámara de volumen
constante
Suministro de nutrientes
Separación de desechos
Las pérdidas de células por drenaje se compensan con las
ganancias por crecimiento
OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS

21. Ventajas:
1. Se eliminan las etapas de carga y descarga.
2. Permite automatizar la operación,
reduciendo la mano obra.
3. La composición de los productos es más
uniforme.
4. Presenta un mejor aprovechamiento térmico.
OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS
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22. Desventajas:
1. Las materias primas deben poseer una
composición uniforme para evitar fluctuaciones.
2. La puesta en marcha de la operación suele ser
costosa, por lo que deben evitarse las paradas.
3. Las fluctuaciones en el producto final lleva consigo
el que deba disponerse de cantidades
considerables de materias primas.
4. Debido a la automatización de la operación, el
equipo es más costoso y delicado
OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS

23. • En algunos casos es muy difícil llegar a operar
en continuo, y sólo se llega de un modo
aproximado.
• Esta forma de operar se denomina
semicontinua.
• Pueden ocurrir que algunos materiales se
carguen en el aparato y permanezcan en él
cierto tiempo, de forma discontinua, mientras
otros entran o salen continuamente. De vez en
cuando se necesitará descargar aquellos
materiales que se vayan acumulando.
OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS

24. Ejemplos:
Extracción de aceite por disolventes; al cabo de
cierto tiempo la harina se agota de aceite y debe
reemplazarse.
OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS

25. En las puestas en marcha y en las paradas de la
operación en continuo, ésta transcurre de forma no
estacionaria, pero una vez alcanzado el pleno
funcionamiento puede considerarse que ha
llegado a régimen estacionario.
Cuando se requieren producciones bajas, se
trabajará discontinuamente.
OPERACIONES DISCONTINUAS, CONTINUAS Y
SEMICONTINUAS
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26. CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES
UNITARIAS
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27. CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES
UNITARIAS
Las etapas comunes en un gran número de
procesos industriales se denominan Operaciones
Básicas o Unitarias.
Pueden distinguirse diferentes tipos,
dependiendo de la naturaleza de la
transformación llevada a cabo, así:
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28. Físicas:
• Molienda Flotación
• Tamizado Filtración
• Mezcla Rectificación
• Fluidización Absorción
• Sedimentación Extracción
• Adsorción Evaporación
• Intercambio de calor Secado
CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES
UNITARIAS
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29. Químicas:
• Pelado químico
• Refinado
Bioquímicas
• Fermentación
• Pasteurización
• Esterilización
• Pelado enzimático
CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES
UNITARIAS
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30. Según la propiedad transferida, las Operaciones
Unitarias se pueden clasificar en distintos grupos,
pues los cambios posibles que puede experimentar
un cuerpo vienen definidos por la variación que
experimentan en su:
MASA
VELOCIDAD
ENERGÍA
CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES
UNITARIAS

31. En estas operaciones se estudian los procesos en que se
ponen en contacto dos fases, cuya velocidad es distinta.
Se suelen dividir en tres grupos:
a) Circulación interna de fluido
❑Fluidos por el interior de tuberías.
❑Estudio de aparatos utilizados en la impulsión de fluidos
(bombas, compresores, ventiladores.
❑Y los mecanismos utilizados en la medición de las
propiedades de fluidos (venturímetros, rotámetros)
OPERACIONES UNITARIAS DE TRANSPORTE
DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO

32. OPERACIONES UNITARIAS DE TRANSPORTE
DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO
b) Circulación externa de fluidos
❑Fluidos que circulan por el interior de un sólido
❑Operaciones de flujo de fluidos a través de lechos
porosos fijos, lechos fluidizados y transporte neumático
c) Movimiento de sólidos en el seno de fluidos
❑Es la base de la separación de un sólido que se halla en
el seno de un fluido.
❑Se incluye la sedimentación, filtración y utltrafiltración.

33. Estas operaciones están controladas por la difusión de un
componente en el seno de una mezcla.
a) Destilación:
Separación de dos
o mas componentes
aprovechando la
diferencia de
presiones.
OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSFERENCIA DE MATERIA
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34. b) Absorción: De un componente de
una mezcla gaseosa por un líquido,
según la solubilidad del gas en el
líquido; puede ser con o sin reacción
química.
OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSFERENCIA DE MATERIA
Ing. M.Sc. Liliana Acurio Arcos

35. c) Extracción: Se basa en la disolución de una mezcla
(líquida o sólida) en un disolvente selectivo. Puede ser:
c.1) Líquido – líquido
c.2) Sólido – líquido (lavado o lixiviación)
OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSFERENCIA DE MATERIA

36. d) Adsorción: También denominado sorción. Consiste en
la eliminación de uno o más componentes de un fluido
(líquido o gas) por retención en la superficie de un sólido.
OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSFERENCIA DE MATERIA

37. OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSFERENCIA DE MATERIA
e) Intercambio iónico: Sustitución de uno o varios
iones de una disolución por otros del agente
intercambiador

38. Estas operaciones están controladas por los
gradientes de temperatura. Dependen del
mecanismo con que se transfiere el calor:
a) Conducción:
En medios materiales continuos, el calor fluye en
sentido decreciente de temperaturas, y no existe
movimiento macroscópico de materia.
OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSMISIÓN DE CALOR
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39. OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSMISIÓN DE CALOR
• Existen dos teorías:
1. Cuando las moléculas de un material sólido alcanzan
cierta energía térmica, se vuelven más energéticas y
vibran. Estas vibraciones se transmiten de una
molécula a otra sin movimiento de traslación.

40. OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSMISIÓN DE CALOR
2) Afirma que la conducción ocurre a nivel
molecular debido al movimiento de los
electrones libres.
• Estos electrones libres son abundantes en los
metales y transportan energía térmica y
eléctrica.
• Por esta razón, los materiales que son buenos
conductores de electricidad, como la plata y el
cobre, también son buenos conductores
térmicos.

41. OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSMISIÓN DE CALOR
b) Convección:
El flujo entálpico asociado a un fluido en
movimiento se le denomina flujo convectivo de
calor. Puede ser natural o forzada.

42. OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSMISIÓN DE CALOR
c) Radiación:
Transmisión de energía mediante ondas
electromagnéticas: No se necesita un medio
material para su transmisión.

43. En estas operaciones existen a la vez un gradiente
de concentración y de temperatura.
Humidificación y
deshumidificación:
De un gas y
enfriamiento de
líquidos
OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSFERENCIA SIMULTÁNEA DE
MATERIA Y CALOR

44. Cristalización:
Formación de partículas sólidas cristalinas en el
seno de una fase homogénea líquida.
OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSFERENCIA SIMULTÁNEA DE
MATERIA Y CALOR

45. OPERACIONES UNITARIAS DE
TRANSFERENCIA SIMULTÁNEA DE
MATERIA Y CALOR
Deshidratación:
Eliminación de un líquido contenido en el seno de
un sólido. La aplicación de calor hace pasar el
líquido, contenido en el sólido, a fase vapor.
La liofilización se basa en
eliminar el líquido, que se
encuentra en fase sólida, por
su sublimación a estado vapor.

46. OPERACIONES UNITARIAS
COMPLEMENTARIAS
Existen una serie de operaciones que no se
incluyen en la clasificación, por no basarse en
ningún fenómeno de transporte. Dentro de este
grupo están:
✓Trituración
✓Molienda
✓Tamizado
✓Mezclado de sólidos y pastas