operaciones unitarias

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA
Operaciones unitarias y procesos unitarios
Laboratorio de Superficies, Facultad de Quı́mica, UNAM
joseluislopezcervantes@gmail.com
22 de agosto de 2018

2. Operaciones Unitarias. A. D. Little

3. Operaciones Unitarias
Cualquier proceso quı́mico, sin importar la escala, puede resolverse
en una serie coordinada de los puede llamarse acciones unitarias,
como la pulverización, mezclado, calentamiento, calcinación,
cristalización, filtración, disolución, electrólisis, etc. El número de
estas operaciones unitarias básicas no es muy grande y, relativamente
pocas de ellas, participan en un proceso particular. La complejidad de
la ingenierı́a quı́mica se origina en la variedad de condiciones de
temperatura, presión, etc. bajo las cuales debe llevarse a cabo las
acciones unitarias....

4. R. Norris Shreve (1937)

5. R. Norris Shreve y la Ingenierı́a Quı́mica
Ingenierı́a quı́mica =
Procesos unitarios (cambios quı́micos)
+
Operaciones unitarias (cambios fı́sicos)

6. Operaciones y procesos unitarios.
Operaciones unitarias
I Humidificación
I Extracción por disolvente
I Adsorción
I Absorción
I Secado
I Mezclado
I Filtración
I Cristalización
Procesos unitarios
I Fermentación
I Saponificación
I Etoxilación
I Nitración
I Sulfonación
I Aromatización
I Cracking (pirólisis)

7. Diagramas de proceso
El objetivo es comunicar la información de manera clara y explicita.
Diagrama de bloques: muestra el proceso de forma sencilla
Diagrama de Flujo de Procesos: Muestra la disposición de los
equipos, las conexiones de las corrientes, los caudales,
la composiciones y las condiciones del proceso.
Diagramas de tuberı́a e instrumentación: diagramas de flujos de
ingenierı́a, de flujo mecánico.

8. Diagrama de bloques
Reactor
Separador
de gas
Tolueno
Hidrógeno
Mezcla de
líquidos
Tolueno
Benceno
Mezcla de gases
1000 kg/h
820 kg/h Conversión
75 % tolueno
500 kg/h
1320 kg/h

9. Diagrama de Bloques
I Las operaciones y procesos unitarios se muestran mediante
bloques.
I Las lı́nea de flujo se representan con flechas que indican la
dirección de flujo.
I La dirección de flujo, generalmente, es de izquierda a derecha.
I La corrientes con menor densidad se encuentran en la parte
superior del bloque (domos) y la mayor densidad en la parte
inferior del bloque (fondos).
I La información es general.

10. Diagrama de Flujo de Procesos (DFP)
1
2 3
4
Reactor agitado con chaqueta
de calentamiento o enfriamiento
1 Reactivos (una o más corrientes)
2 Fluido de control T entrante
3 Fluido de control T saliente
4 Productos
2
Reactor agitado
1 Reactivos (una o más corrientes)
2 Productos
1
1 2
3
1 Mezcla
2 Líquido menos denso
3 Líquido más denso
Decantador
Molino de engranes
sólido grueso
sólido fino
1
2
1
2
1 2
Molino de bolas
sólido grueso
sólido fino
1
2
1
2
3
Columna de destilación
(Torre de platos)
1 Alimentación
2 Producto de domo
3 Producto de la base (o fondos)
1 Fluido a baja presión
2 Fluido a alta presión
Bomba centrifuga
2
1
2
1
Mezclador
1 Substancias
2 Mezcla
2
3
1
1 Líquido entrante
2 Vapores
3 Producto del fondo
Rehervidor (calderín)
1
2
3
4
1 Líquido entrante
2 Gases entrantes
3 Gases salientes
4 Líquido saliente
Columna empaquetada
1
3
2
Gas con polvos
Gas limpio
Polvos asentados
1
2
3
Ciclón
1 Sólido humedo
2 Aire caliente
3 Aire frío
4 Sólido seco
2
3
4
1
Calcinador, secador rotatorio
o tostador

11. Diagrama de Flujo de Procesos (DFP)

12. Diagrama de Flujo de Procesos (DFP)
I Composición de la corriente.
I Flujo de cada componente
I Fracción masa de cada
componente
I Flujo total de la corriente.
I Temperatura de la corriente.
I Presión de operación.
I Entalpı́a de la corriente.

13. Diagrama de Flujo de Procesos (DFP)
E-101 E-102
T-101
T-102
TD-101
TD-102
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
cw

14. Planos, elevaciones e isométricos
The piping guide. Part I
D. R. Sherwood

15. Planos, elevaciones e isométricos

16. Vista isométrica

17. Diagrama de tuberı́a e instrumentación
LC
Control de nivel
TC
Control de temperatura
Control de presión
PC

18. Diagrama de tuberı́a e instrumentación
5
P&ID
Source: Kauffman, D, Flow Sheets and Diagrams,” AIChE Modular
Instruction, Series G: Design of Equipment, series editor J. Beckman, AIChE, New
York, 1986, vol 1, Chapter G.1.5,
Source: Kauffman, D, Flow Sheets and Diagrams,” AIChE Modular
Instruction, Series G: Design of Equipment, series editor J. Beckman, AIChE, New
York, 1986, vol 1, Chapter G.1.5,
蒸留塔

19. Normas Diagrama de Flujo de Procesos
Normas:
I ISO 10628: estándar internacional para los sı́mbolos de los DFP.
International Organization for Standardization: ISO
I Estándar británico: BS1553 (1977) Graphical Symbol for
General Engineering y Piping systems and plant

20. Referencias I
[1] K. Elisabeth-Dávila.
Procesos de manufactura, Feb 2017.