3. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
OPERACIONES UNITARIAS.-
• Las etapas en donde se producen cambios netamente físicos se denominan
operaciones unitarias y las etapas donde se produce una reacción química
se llaman procesos unitarios. Ejemplo de proceso unitario, calcinación,
deshidratación, condensación, electrólisis, etc.
• Lo más importante de un proceso unitario no es el equipo en sí (que es un
reactor) si no el mecanismo de la reacción, la velocidad de esta o el
equilibrio que se puede alcanzar; esto se estudia en Química General e
Inorgánica, Química Orgánica o Físico Química.
• En general, todos los equipos utilizados en las operaciones unitarias tienen
algún tipo de equivalencia con los aparatos utilizados en el laboratorio
(destilación, evaporación, cristalización, filtración, etc.)
4. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
OPERACIONES UNITARIAS.-
• Las operaciones unitarias normalmente se dividen dos grandes ramas, que
son las siguientes:
• Operaciones unitarias difusionales
• Operaciones unitarias no difusionales.
• Las operaciones unitarias difusionales son todas aquellas en donde se
establece un equilibrio dinámico entre fases, ya sea líquido–vapor, líquido–
líquido o líquido–sólido. Ejemplo: Destilación, Cristalización, Extracción
líquido-líquido, Extracción sólido-liquido.
5. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• Las operaciones unitarias no difusionales son aquellas en donde no se
establece un equilibrio entre fases. Ejemplo: Flujo de fluidos, tamizado,
sedimentación, filtración, centrifugado, transporte de sólido, etc.
• Las etapas individuales u operaciones básicas de cada proceso se
fundamentan en diversas técnicas o principios científicos, catalogados
algunos como leyes elementales de física y química mientras que otros
son técnicas especiales.
• Las operaciones básicas se basan en la combinación de la teoría y la
práctica; esenciales para diseñar el equipo, construirlo, montarlo, hacerlo
funcionar y conservarlo.
6. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• SISTEMAS DE UNIDADES.-
Un sistema de unidades es un conjunto de unidades de medida
consistente, estándar y uniforme. En general definen unas pocas unidades
de medida a partir de las cuales se deriva el resto.
Existen varios sistemas de unidades:
• Sistema Internacional de Unidades (SI)
• Sistema Anglosajón de Unidades
7. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
SISTEMAS INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) (del francés
Système International d’unités).-
• En 1960, la 11ª Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM)
definió y estableció formalmente el SI en su Resolución 12,
basado en el anterior sistema métrico decimal.
• El Sistema Internacional de Unidades (SI), surgió de la necesidad
de unificar y dar coherencia a una gran variedad de subsistemas
de unidades que dificultaban el comercio y la transferencia de
resultados de mediciones, basados en artificios y medidas
originadas de monarcas y faraones definidos sin mayor
rigurosidad científica.
8. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• El sistema internacional de unidades es la forma moderna
estandarizada que se basa del sistema métrico decimal. Establece
medidas y conversiones estándar y es el sistema de unidades más
común y universalmente aceptado.
• El SI se define mediante siete unidades básicas a partir de las
cuales se construyen las unidades derivadas, como productos de
potencias de las unidades básicas
• Sus unidades básicas son: el metro, el kilogramo, el segundo, el
amperio, el kelvin, la candela y el mol. Las demás unidades son
derivadas del Sistema Internacional.
9. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• Las siete unidades básicas del SI listados a continuación proveen
la referencia utilizada para definir todas las unidades de medición
del Sistema Internacional.
• A partir de la definición del SI en función de los valores numéricos
fijos de las constantes definitorias, se deducen las definiciones de
cada una de las siete unidades básicas, utilizando, según
corresponda, una o más de dichas constantes definitorias, lo que
conduce al siguiente conjunto de definiciones:
10. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• SISTEMAS INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) (del francés
Système International d’unités).- UNIDADES BASICAS
MAGNITUD
BASICA
UNIDAD BASICA
NOMBRE SIMBOLO NOMBRE SIMBOLO
Tiempo t Segundo s
Longitud l, x, r, etc Metro m
Masa m Kilogramo kg
Corriente Eléctrica I, i Amperio A
Temperatura
Termodinámica
T Kelvin K
Cantidad de
sustancia
n Mol mol
Intensidad
Luminosa
Iv Candela cd
11. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• MAGNITUDES FISICAS.-
• Toda magnitud física consta de dos partes: una unidad, que expresa la
magnitud de que se trata y da la norma para su medida, y un número que
indica cuántas unidades se necesitan para completar la magnitud.
• Las unidades son magnitudes de una cantidad física, definidas por una
convención o ley que establece un estándar para cualquier medición de la
misma cantidad física.
• Las dimensiones son nuestros conceptos básicos de medición; es decir, son
cantidades físicas, como longitud, tiempo, masa, temperatura, etc.; las
unidades son la forma de expresar las dimensiones, como pies o centímetros
para la longitud, u horas o segundos para el tiempo.
12. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• DIMENSIONALIDAD.-
• La DIMENSIONALIDAD de una unidad de medida, es la cualidad que la
caracteriza en términos de sus Magnitudes Básicas. Por ejemplo: la
velocidad tiene como dimensionalidad L/T (longitud por tiempo) o
también LT-1 .
• Cuando se desea obtener registros más concisos de la unidad patrón,
se usan los Prefijos Numéricos, que son factores de multiplicación
que se anteponen a las unidades iniciales para ampliarlas o
disminuirlas.
• Cuando se desee convertir de un patrón de medida a otro en una
misma magnitud, se emplea la Conversión de Unidades, mediante un
factor de conversión.
13. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• FACTORES DE CONVERSIÓN.-
• Concepto.- El Factor de Conversión es una expresión de valor
equivalente de diferentes unidades del mismo sistema o de sistemas
distintos. Consiste en multiplicar cualquier número y sus unidades
asociadas por razones adimensionales, con el fin de obtener la
respuesta deseada y sus unidades correspondientes.
14. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• SISTEMAS DE MEDICIÓN.- Son el conjunto de normas y patrones
oficiales empleados para el registro de las magnitudes físicas.
Existen tres sistemas importantes de unidades de medida, los cuales
se nombran con las tres primeras letras de sus Magnitudes Básicas.
• MAGNITUDES BASICAS:
• SISTEMA MKS (Metro, Kilogramo, Segundo). También llamado Sistema
Internacional (S.I.). Es el sistema de mayor preferencia en trabajos
científicos y de investigación en la mayoría de los países del mundo.
• SISTEMA CGS (Centímetro, Gramo, Segundo). También llamado
Sistema Gaussiano (en honor al científico Gauss). Se usa juntamente
con el sistema MKS para experimentación de fenómenos de poca
magnitud (pequeña escala).
15. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• MAGNITUDES BASICAS.-
• SISTEMA PLS (Pie, Libra, Segundo). También llamado Sistema
Inglés, ya que se usa en los países de habla inglesa (USA y UK,
especialmente). Se emplea para mediciones técnicas en la
industria, la producción y fabricación de productos en dichos
países.
• NOTA: Se consideran también como Magnitudes Básicas, otras
que son para aplicaciones más específicas: Temperatura,
Intensidad Luminosa y Cantidad de Sustancia.
17. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• SISTEMAS INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) (del
francés Système International d’unités).- UNIDADES
DERIVADAS
Estas unidades son una combinación de unidades base,
utilizadas para describir fenómenos físicos específicos como la
fuerza y el voltaje. El Sistema Internacional de Unidades
contempla un conjunto de unidades de medida derivadas:
18. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
SISTEMAS INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) (del francés Système
International d’unités).- UNIDADES DERIVADAS
MAGNITUD
DERIVADA
UNIDAD DERIVADA
NOMBRE SIMBOLO NOMBRE SIMBOL
O
Energía E Joule J kg . m2. s-2
o N*m
Fuerza F Newton N Kg . m. s-2
Potencia P watt W Kg . m2 . s-
3 o J/s
Densidad r Kilogramo por metro
cubico
Kg . m-3
Velocidad v Metro por segundo m / s
Aceleración a Metro por segundo al
cuadrado
m / s2
Presión p Newton por metro N/m² o Pa
19. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
SISTEMAS INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) (del francés Système
International d’unités).- UNIDADES ALTERNATIVAS
MAGNITUD
ALTERNATIVA
UNIDAD
ALTERNATIVA
NOMBRE SIMBOLO NOMBRE SIMBOLO
Tiempo t Minuto, hora, día,
año
min, h, d, a
Temperatura T Grado Celsius °C
Volumen V Litro dm3
Masa m Tonelada (Mg),
gramo
t, gr1
20. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• PREFIJOS SISTEMAS INTERNACIONAL DE UNIDADES
(SI):
• Los prefijos SI se refieren estrictamente a potencias de
10.
• Para su uso con las unidades SI se proporcionan
múltiplos y submúltiplos decimales que van desde 1024
a 10−24 .
• Todos los símbolos de los prefijos de los múltiplos son
letras mayúsculas y todos los símbolos de los prefijos
de los submúltiplos son letras minúsculas.
22. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• SISTEMA ANGLOSAJON DE UNIDADES.-
• El Sistema Inglés de unidades son las unidades no-métricas
que se utilizan actualmente en los Estados Unidos y en
muchos territorios de habla inglesa (como en el Reino
Unido), pero existen discrepancias entre los sistemas de
Estados Unidos e Inglaterra.
• Este sistema se deriva de la evolución de las unidades
locales a través de los siglos, y de los intentos de
estandarización en Inglaterra. Las unidades mismas tienen
sus orígenes en la antigua Roma.
23. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• SISTEMA ANGLOSAJON DE UNIDADES.-
• Hoy en día, estas unidades están siendo lentamente
reemplazadas por el Sistema Internacional de Unidades,
aunque en Estados Unidos la inercia del antiguo sistema y el
alto costo de migración ha impedido en gran medida el
cambio.
28. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• EJERCICIOS.
• Un avión viaja al triple de la velocidad del sonido (suponga que la
velocidad del sonido es de 2,380 ft/s), ¿cuál es su velocidad en millas
por hora?
• Rpta. 4,868.18
• Convierta:
1) 3,580 pulg3/día a cm3/min. Rpta. 40.74 cm3/min
2) 10 gal /h a m3/s. Rpta. 1.05*10-5
3) 7.55 nL a barril (nL = nanólitros). Rpta. 4.7487 * 10 -11 barril.
4) Convierta 47.5 bbl a dm³. Rpta. 7551.893 dm³
• El radio de la tierra es de 6370 km. ¿A cuántas millas equivale esto?
Rpta. 3958.13 mi
29. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• EJERCICIOS:
• 1 litro de gasolina de 93 Octanos cuesta $433. ¿Cuánto cuesta
llenar un tanque de 50 m3? Rpta: $21,650,000.
• Los fabricantes de pantallas de una marca especifican el
tamaño dando la longitud de la diagonal de la pantalla en
pulgadas. ¿Cuál es la longitud en centímetros de una pantalla
de 32 pulgadas? Rpta:81.28 cm
• Un piloto de avión informa a sus pasajeros que vuelan a 40,000
pies de altura. ¿A cuántos metros equivale esto? Rpta.12,192
mts
• Samsung lanzó un nuevo modelo de teléfono celular que mide
163.4 x 78.1 x 8.9 milímetros y tiene una masa de 133
30. UNIDAD 1: DEFINICIONES Y FUNDAMENTOS
• EJERCICIOS:
• Un corredor al trote recorre dos millas en 15 minutos. Calcule
la velocidad en: pulgada/seg, metro/min, Km/hr.
• En una ciudad con demasiado tráfico, se estima que unas 9.5
toneladas de plomo de los gases de escape se depositan cada
día en las autopistas o cerca de ellas. ¿Cuál es la cantidad anual
en kilogramos?
