Procesos unitarios.

Procesos unitarios.

1. Evaporación: Los términos evaporación o vaporización se aplican al paso del estado líquido al estado gaseoso. vista como operación unitaria es la eliminación de agua de una solución acuosa

2. Tipos: • Por aumento de temperatura: como su nombre lo indica es cuando se eleva la temperatura hasta el punto de evaporación • Por aumento de presión: se aumenta la presión hasta el punto donde con la temperatura que se tiene se alcance el punto de ebullición. • Por combinación de ambos efectos: como su nombre lo menciona se aumenta la temperatura y presión para alcanzar el punto de ebullición.

3. Usos: • Secado de solidos. • Separación de mezclas homogéneas. • Eliminación de disolventes orgánicos volátiles de un compuesto orgánico. • Recubrimiento de materiales. • Conservación de alimentos. • Eliminación de agua.

   • Ventajas: Costo moderado en la gran mayoría de los evaporadores Calefactores de gran superficie en un solo cuerpo Bajo tiempo y volúmenes de residencia
     • Desventajas: Con diferencias de temperaturas pequeñas, sus coeficientes de transferencia de calor son pobres Presentan demasiada sensibilidad hacia el cambio en las condiciones de operación

4. Filtración: Se denomina filtración al proceso de separación de partículas sólidas de un líquido utilizando un material poroso llamado filtro o también llamado tamiz, criba o cedazo. La técnica consiste en verter la mezcla sólido-líquido que se quiere tratar sobre un filtro que permita el paso del líquido pero que retenga las partículas sólidas.

   • Tipos: Filtración por gravedad: se utiliza cuando se quiere recuperar el líquido Filtración al vació: se utiliza la fuerza atmosférica cuando se aplica vacío al sistema. Ventajas: sirve para separar solidos de líquidos, es fácil de realizar, es muy usado en filtros de agua, polvo, aparatos electrónicos, etc.
     • Ventajas: Menor costo. Volúmenes de filtración elevados . Capacidad de retención de suciedad elevada
       • Desventajas: No es útil para separar mezclas homogéneas o líquidos
         • Usos:• Separación de residuos orgánicos del agua • Purificación del agua • Recolección de objetos solidos en un líquido. • Concentración y deshidratación de minerales. • Recuperación de biomasa en la producción de antibióticos

5. Secado: Secar o desecar es la eliminación de agua de un sólido, líquido o gas. El secado o la desecación es la operación que consiste en separar mediante procedimientos no mecánicos un líquido de un sólido que lo retiene físicamente.

   • Tipos: Secado de solidos Secados de líquidos Secados de gases
     • Usos • Conservación de alimentos • Reducción de peso y volumen de alimentos, medicinas, suplementos, etc. • Conservación de semillas para su uso agrícola • Tratamiento de materiales contaminantes • Para la extracción de aceite con disolvente.
       • Desventajas: Dependiendo del modelo o función pueden ocupar gran espacio Se producen cambios y alteraciones en los alimentos: Textura Sabor Color Calidad nutritiva y la forma
         • Ventajas: No es necesario calentar los compuestos Es sencillo y aplicable en grandes volúmenes  La energía necesaria es menor que en otras operaciones Flexibilidad en funcionamientos Permite la homogeneidad en la producción

6. Absorción: consiste en la separación de una mezcla de sustancias de estado gaseoso haciéndola pasar por un disolvente donde se formará una disolución de liquido y gas. Se originando ciertos tipos de gas en determinados disolventes.

   • Usos • Recolección de dióxido de azufre en la producción de combustibles. • Calefacción. • Separar uno o varios componentes de una mezcla gaseosa. • Purificación de gases • Producción de ácido clorhídrico.
     • Ventajas: Alta solubilidad líquida Mejor transferencia de masa Caída de presión baja
       • Desventajas: Retro mezclado El líquido debe ser uniforme Puede deteriorar componentes

7. Extracción: La separación de un compuesto por extracción se basa en la transferencia selectiva del compuesto desde una mezcla sólida o líquida con otros compuestos hacia una fase líquida (normalmente un disolvente orgánico). Dependiendo de gran medida de la diferencia de solubilidad.

   • Tipos: • Liquido-liquido (continua y discontinua) • Liquido-solido (continua y discontinua)
     • Usos: Separación entre hidrocarburos aromáticos, alifáticos y nafténicos. Separación de antibióticos y la recuperación de proteínas de sustratos naturales. Recuperación del cobre de soluciones amoniacales y separaciones de metales poco usuales y de isótopos radiactivos en elementos combustibles gastados. Recuperar compuestos tales como ácido fosfórico, ácido bórico e hidróxido de sodio de soluciones acuosas. Recuperación de productos sensibles al calor
       • Ventajas: Selectividad del disolvente para componentes de naturaleza química similar permite separaciones de grupos de componentes imposibles de lograr basándose sólo en el punto de ebullición Uso nulo de disolventes peligrosos
         • Desventajas: Eficiencia de extracción limitada Trabajo intensivo, tiempo y consumo de disolventes considerables Costo de instrumento de seguridad Alto costo analítico Análisis de numero de muestras limitado por el paso de extracción

8. Cristalización: consiste en la formación de un solido cristalino, esto debido a la sobresaturación.

   • Tipos: Cristalización por enfriamiento: cuando se enfría la disolución debido a que a esta temperatura hay más soluto disuelto que el admisible por la disolución Variación del disolvente: consiste en agregar un disolvente que disminuya la solubilidad del compuesto. Evaporación del disolvente: se elimina parte del disolvente, la disolución se sobresatura. Nucleación: se forma un núcleo cristalino donde se inicia el proceso de crecimiento cristalino.
     • Usos:• Purificación de sustancias • Fabricación de analgaesicos como la aspirina • Producción de alimentos como la margarina. • Obtención de azúcar • Separación de ceras en la refinanción de aceites • Para la realización de joyeria de algunas piedras preciosas sintéticas.
       • Ventajas: El factor de separación es elevado (producto casi sin impurezas) Controlando las condiciones del proceso se obtiene un producto sólido Precisa menos energía para la separación que otros métodos
         • Desventajas: El rendimiento está limitado por el equilibrio de fase La cinética es más compleja y menos entendida que algunas alternativas, obteniendo cinética detallada Los parámetros implican procedimientos experimentales complejos

9. Centrifugación: se utiliza para aislar o concentrar partículas suspendidas en un líquido aprovechando la diferente velocidad de desplazamiento según su forma, tamaño o peso al ser sometidas a una fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga es la que se ejerce sobre un cuerpo cuando éste gira alrededor de un eje.

   • Tipos: Centrífugas de baja velocidad: Alcanzan una velocidad máxima de 5000 rpm. Son Útiles para la separación de partículas grandes como células o precipitados de sales insolubles. Centrífugas de alta velocidad. Alcanzan velocidades de entre 18.000 y 25.000 rpm. Son refrigeradas y algunas tienen sistema de vacío para evitar el calentamiento del rotor a causa del rozamiento con el aire. Ultracentrífugas. Superan el 50000 rpm, por lo que tienen sistemas auxiliares de refrigeración i de alto vacío. Hay ultracentrífugas analíticas que permiten la obtención de datos precisos de propiedades de sedimentación. Centrifugación mediante un gradiente de densidades: Este tipo de centrifugación es un proceso mediante el cual las partículas se distribuyen en fracciones de diferentes densidades de un fluido líquido Centrifugación zonal: En la centrifugación zonal la muestra a analizar se deposita en la parte superior de un gradiente de densidades previamente formado. Centrifugación isopícnica:
     • Usos: Una aplicación frecuente y muy importante es la separación del uranio 235 (un isótopo capaz de provocar una reacción en cadena de fisión nuclear), del uranio 238 (un elemento metálico presente en la naturaleza). Durante el mismo ciclo de separación, los sólidos pueden ser lavados,
       • Ventajas: Conservación simple (de piezas) En algunos países se ha llegado a hacerlas girar muy rápidamente, aumentando la presión del agua y la potencia de bombas Funcionamiento en línea (sin depósito intermedio) cuando la centrífuga precede a un secador térmico o un horno Deshidratación sin medio filtrante y, por tanto, sin las limitaciones correspondientes
         • Desventajas: Alto consumo de potencia por el bajo rendimiento de la rueda Pelton Arranque relativamente lento Costos altos de energía Motor disminuye el factor potencia