TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS
OPERACIONES BÁSICAS
1.1 GENERALIDADES SOBRE INGENIERIA
QUIMICA
Objeto de la Ingeniería Química
Definiciones:
Little, 1932
A.I.Ch.E., 1961
Cathala y Letort, 1965
Rase y Barrow, 1968
I.Ch.E., 1982
Peters, 1984
Scriven, 1987
Títulación Ingeniería Química , 1992
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OPERACIONES BÁSICAS
OBJETIVO FINAL
MATERIAS PRIMAS
PRODUCTOS ÚTILES
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OPERACIONES BÁSICAS
OBJETIVO FINAL
MATERIAS PRIMAS
PROCESOS FÍSICOS-QUÍMICOS
PRODUCTOS ÚTILES
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OPERACIONES BÁSICAS
Estructura de la Ingeniería Química
E S Q U E M A G E N E R A L - P R O C E S O Q U IM IC O -IN D U S T R IA L
M A T E R IA S P R IM A S
R
e
c
i
r
c
u
l
a
c
i
o
n
O P E R A C IO N B A SIC A F ISIC A
R E A C C IO N Q U IM IC A
R E SID U O S
O P E R A C IO N B A SIC A F ISIC A
PL AN T A
T R A T A M IE N T O
R E SID U O S
PRODUCTOS
M E D IO A M B IE N T E
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OPERACIONES BÁSICAS
SECTORES DE LA INGENIERIA QUIMICA
TERMODINAMICA
FENOMENOS DE
OPERACIONES
TRANSPORTE
LA REACCION
BASICAS
BASICAS
INGENIERIA
INGENIERIA DE
DE
CONTROL Y DINAMICA
DE SISTEMAS
INGENIERIA DE PROCESOS
QUIMICA INDUSTRIAL
ECONOMIA
QUIMICA
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SECTORES COMPLEMENTARIOS
•Ciencia de los Materiales
•Termotecnia
• Electrotecnia
• Ingeniería Bioquímica
• Tecnología Medioambiental
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1.2 DEFINICIÓN DE OPERACIÓN BÁSICA
•Separación de sólidos por filtración
•Separación de líquidos por destilación
•Evaporación
•Secado
Destilación:
Fermentación
Petróleo
Química orgánica
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1.3 CLASIFICACIÓN DE LAS
OPERACIONES BÁSICAS

Modificando su masa o composición
(separación de fases, mezcla, reacción química,
etc.)

Modificando el nivel de energía que posee
(enfriamiento, evaporación, aumento de
presión, etc.)

Modificando sus condiciones de
movimiento (aumentando o disminuyendo su
velocidad o su dirección)
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OPERACIONES BÁSICAS
1.3 CLASIFICACIÓN DE LAS
OPERACIONES BÁSICAS

Ley de conservación
MATERIA

Ley de conservación
ENERGÍA
 Ley de conservación
CANTIDAD DE MOVIMIENTO
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1.4 OPERACIONES CONTINUAS,
DISCONTINUAS Y SEMICONTINUAS
Operación continua
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OPERACIONES BÁSICAS
1.4 OPERACIONES CONTINUAS,
DISCONTINUAS Y SEMICONTINUAS
Operación discontinua
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OPERACIONES BÁSICAS
1.4 OPERACIONES CONTINUAS,
DISCONTINUAS Y SEMICONTINUAS
Operación semicontinua
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1.4 OPERACIONES CONTINUAS,
DISCONTINUAS Y SEMICONTINUAS
VENTAJAS OPERACIONES CONTINUAS
•
Eliminación de los periodos de carga y
descarga
•
Fácil recuperación de calor y del frío
•
Reducción de la mano de obra debido a la
normal automatización de este tipo de
operaciones
•
Condiciones de trabajo más higiénicas
•
Mayor uniformidad de los productos.
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OPERACIONES BÁSICAS
1.4 OPERACIONES CONTINUAS,
DISCONTINUAS Y SEMICONTINUAS
INCONVENIENTES OPERACIONES CONTINUAS
•
Necesidad de uniformidad de composición
de las materias primas
•
Puesta en marcha a veces complicada
•
Equipo más delicado y caro
•
Difícil adaptación de la producción al
consumo
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1.5 CONTACTO ENTRE FASES
MISCIBLES. ETAPA IDEAL O
EQUILIBRIO
NO
DE
Métodos de contacto entre fases no miscibles. a)
Operación continua. Flujo paralelo. Contacto
ininterrumpido. b) Operación continua. Flujo
contracorriente. Contacto ininterrumpido. c) Operación
continua. Flujo cruzado. Contacto ininterrumpido. d)
Operación continua. Flujo contracorriente. Contacto
intermitente.
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OPERACIONES BÁSICAS
1.5 CONTACTO ENTRE FASES
MISCIBLES. ETAPA IDEAL O
EQUILIBRIO
Lo, xo
Vo, yo
V, ye
ETAPA
IDEAL
L, xe
Relación de equilibrio:
ye = f (xe)
NO
DE
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1.5 EJEMPLOS
SEDIMENTACIÓN
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1.5 EJEMPLOS
ABSORCIÓN-DESORCIÓN
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1.5 EJEMPLOS
INTERCAMBIO IÓNICO
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PROBLEMAS
PROBLEMA 1:
Una columna de absorción de SO2 se diseña
para producir una disolución acuosa de SO2.
Si el agua de entrada contiene 5 % de SO2 el
agua de salida 20 % de SO2, ¿qué cantidad
de disolución al 5 % se necesita para
obtener 100 kg/h de disolución de SO2 al 20
%? ¿Qué cantidad de gases se deben tratar
si los gases entrantes contienen 60 % en peso
de SO2 y los salientes 2 %?.
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PROBLEMA 1
GASES, SO2
y2: 0.02
Agua , x2: 0.05
2
1
GASES, SO2
Agua, x1: 0.20
y1: 0.60
100 kg/h
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PROBLEMAS
PROBLEMA 2:
Un filtro prensa contiene 20
marcos que se usarán para filtrar unos
lodos que tienen 10 kg de sólido seco por
100 kg de mezcla sólido-líquida. Las
dimensiones interiores de cada marco son
50 cm por 50 cm por 2,5 cm de grueso. La
torta formada en la filtración es
incompresible y contiene 0,7 kg de sólido
seco por kg de torta. ¿Cuántos kg de
filtrado libre de sólidos pueden obtenerse
antes de que el filtro se llene con una
torta húmeda que tiene una densidad de
1440 kg/m3?.
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PROBLEMA 2
2,5 cm
50 cm
50 cm
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PROBLEMAS
PROBLEMA 3:
Supóngase que en una planta de
descontaminación por ósmosis inversa se
tratan 4.000 kg/h de una disolución
contaminada con un 4 % en peso de
compuesto nocivo, y que las condiciones
de operación son tales que se obtienen
1.200 kg/h de agua purificada con un 0,3
% en peso de contaminante. Se desea
calcular el caudal volumétrico y la
concentración de contaminante del agua
de rechazo.
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PROBLEMA 3
Agua purificada
1.200 kg/h, 0,3 %
Agua
contaminada
Ósmosis
Inversa
4.000 kg/h
4%
S
Agua de rechazo
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PROBLEMAS
PROBLEMA 4:
En la sección donde se prepara
la carga de alimentación para una
planta manufacturera de gasolina se
elimina el isopentano de la gasolina.
Considerando el diagrama propuesto,
determinar qué cantidad de corriente
de alimentación se mezcla con la
corriente de producto sin pasar a través
de la columna.
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PROBLEMA 4
W ( i-pent)
x1
F = 100 kg/h
Columna de
isopentano
n-pent: 80 %
i-pent: 20 %
Y
x2 8,88 kg/h
P
n-pent: 90 %
i-pent: 10 %
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PROBLEMAS
PROBLEMA 5:
Se desea diseñar una instalación para
producir 30 t/día de anhídrido ftálico por
oxidación de o-xileno con aire. Operando a
603 K y con una relación de 30 moles de
oxígeno por mol de o-xileno, se transforma
un 46,5 % de éste en anhídrido ftálico, un
0,26 % en o-tolualdehido y un 5,8 % en
anhídrido maleico, quemándose un 25 % a
dióxido de carbono. El o-xileno no
reaccionado se separa y se devuelve al
reactor. Calcular:
a) Caudal de o-xileno fresco que debe
alimentarse
b) Caudal de aire a 298 K y 101,33 kN/m2.
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PROBLEMA 5
R
A
P
F
REACTOR
Aire
SEPARADOR
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