FACULTAD CIENCIA E INGENIERIA EN
ALIMENTOS
Ingeniería Bioquímica
Operaciones
Unitarias
Ing. William Teneda
Equilibrio
• Existe para todas las combinaciones de fases,
una condición de intercambio neto o de las
propiedades,
llamada
equilibrio
(generalmente masa o energía en procesos
químicos. Para todas esas combinaciones que
no estén en equilibrio, la diferencia en la
concentración de alguna propiedad entre
aquella existente en estas condiciones y
aquella que debe existir en la condición de
equilibrio, es una fuerza motriz.
Equilibrio
• La expresión de equilibrio es familiar para todos
aquellos que están en contacto con energías
eléctricas o térmicas. La concentración de esas
energías se expresa directamente como un
potencial o como una temperatura.
• En cada caso deben satisfacerse las condiciones
de que el potencial para cada constituyente sea
idéntico en todas las fases de equilibrio para un
sistema particular.
POTENCIAL O FUERZA MOTRIZ.
• Cuando dos sustancias o dos fases no están en
equilibrio y se ponen en contacto, entonces
hay una tendencia para que tenga lugar un
cambio, que resulta en una aproximación a las
condiciones existentes y las condiciones de
equilibrio, es la fuerza motriz que causa este
cambio
Separaciones
• Evidentemente, la separación de una solución
o de otra mezcla física homogénea, requiere la
transferencia preferente de un constituyente a
una segunda fase que puede ser separada
físicamente de la mezcla residual. Un ejemplo
de esto tenemos la de humidificación del aire
por condensación o por congelación de parte
de la humedad.
Patrones de flujo
• En muchas de las operaciones para la
transferencia de energía del material de una
fase a otra, es necesario poner dos corrientes
en contacto, que permitan el cambio hacia el
equilibrio, de la energía, del material o de
ambos. La transferencia puede ser llevada a
cabo con ambas corrientes fluyendo en la
misma dirección; o sea, flujo concurrente.
Patrones de Flujo
• Si por otra parte, las dos corrientes que se han
puesto en contacto
fluyen en direcciones
opuestas, la transferencia de material o de energía
es posible en cantidades mucho mayores. Se
conoce como flujo a contracorriente
Sistemas simple de producción de
vapor
• La sociedad industrializada consume enormes
cantidades de energía gran parte de la cual es
energía mecánica o eléctrica. El objetivo de este
sistema es convertir la energía térmica (calor) en
energía mecánica o eléctrica, cuyo uso es mucho
más conveniente.
• En la figura entra el agua a la caldera
(intercambiador de calor) como líquido a alta
presión y sale de ella como vapor a presión y
temperatura altas después de haber recibido
energía térmica de la fuente de calor.
Sistemas simple de producción de
vapor
• El vapor entonces se expande en la turbina
(dispositivo de producción de trabajo) a un
estado de presión y de temperatura bajas,
produciendo durante el proceso trabajo
útil.
SISTEMA DE COGENERACION CON
TURBINA DE GAS
• La cogeneración es un viejo conceptos de
ingeniería que implica la producción
simultánea de energía eléctrica y energía
térmica (vapor o calor industrial) en una sola
operación, usando así el combustible de una
manera más eficiente que si los productos
deseados tuvieran que obtenerse por
separado. Este concepto ha recibido mucha
atención
en los últimos años dada la
necesidad de ahorra energía.
SISTEMA DE COGENERACION CON
TURBINA DE GAS
• Un parámetro importante del diseño de
cualquier sistema de cogeneración es la
relación de la energía eléctrica con la
térmica, que se conoce también como razón
de potencia-calor. Ya que el valor económico
de la energía eléctrica es tres o cuatro veces
el calor de la energía térmica, la relación
costo-eficacia de un sistema de cogeneración
depende de su razón de potencia-calor.
SISTEMA DE COGENERACION CON
TURBINA DE GAS
SISTEMA MECANICO DE
REFRIGERACION
• La refrigeración puede definirse como la
producción de “frío”. Es simplemente el
proceso de extraer el calor no deseado de un
cuerpo frío para que permanezca frío. Por
muchos siglos, el hielo y la nieve naturales
fueron los únicos medios de refrigeración. La
refrigeración los medios de conservación
refrigerada que necesitamos para preservar
los alimentos y otros productos.
SISTEMA MECANICO DE
REFRIGERACION
• La
sustancia
de
trabajo que circula
dentro del sistema de
refrigeración se llama
refrigerante.
Se
dispone de muchos
refrigerantes
y
depende
de
su
aplicación.
Sistema de calentamiento solar
• La energía para el calentamiento de locales
puede obtenerse de varias maneras. En el
sistema de bomba de calor, se obtiene a
expensas de la energía eléctrica (trabajo) que
es un producto caro. Por otro lado, la energía
solar no cuesta, no es contaminante y es
renovable.
Sin embargo, es difusa e
intermitente, por lo que requiere de muchos
colectores solares y un sistema de
almacenamiento.
Sistema de calentamiento solar
• Consta de dos circuitos de
agua y un circuito de aire.
La bomba principal de
circulación impele el agua
por uno de los circuitos a
través de los colectores
solares (intercambiadores
de calor) para que
absorba la energía solar
que se almacenará en el
tanque de agua.
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