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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

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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.

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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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

OBJETIVO FINAL

MATERIAS PRIMAS

PRODUCTOS ÚTILES

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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

OBJETIVO FINAL

MATERIAS PRIMAS

PROCESOS FÍSICOS-QUÍMICOS

PRODUCTOS ÚTILES

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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

SECTORES DE LA INGENIERIA QUIMICA

TERMODINAMICA

FENOMENOS DE

INGENIERIA DE

INGENIERIA DE

OPERACIONES

TRANSPORTE

LA REACCION

LA REACCION

BASICAS

BASICAS

BASICAS

CONTROL Y DINAMICA

QUIMICA

QUIMICA

DE SISTEMAS

INGENIERIA DE PROCESOS

QUIMICA INDUSTRIAL

ECONOMIA

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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

SECTORES COMPLEMENTARIOS

  • Ciencia de los Materiales
  • Termotecnia
  • Electrotecnia
  • Ingeniería Bioquímica
  • Tecnología Medioambiental
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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS 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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

1.4 OPERACIONES CONTINUAS, DISCONTINUAS Y SEMICONTINUAS

Operación continua

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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

1.4 OPERACIONES CONTINUAS, DISCONTINUAS Y SEMICONTINUAS

Operación discontinua

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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

1.4 OPERACIONES CONTINUAS, DISCONTINUAS Y SEMICONTINUAS

Operación semicontinua

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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS 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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

1.5 CONTACTO ENTRE FASES NO MISCIBLES. ETAPA IDEAL O DE EQUILIBRIO

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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

1.5 CONTACTO ENTRE FASES NO MISCIBLES. ETAPA IDEAL O DE EQUILIBRIO

Lo, xo

Vo, yo

V, ye

ETAPA

IDEAL

L, xe

Relación de equilibrio:

ye = f (xe)

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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

PROBLEMA 1

Agua , x2: 0.05

GASES, SO2

y2: 0.02

2

1

GASES, SO2

y1: 0.60

Agua, x1: 0.20

100 kg/h

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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

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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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

PROBLEMA 4

W (

i-pent)

x1

Columna de

F = 100 kg/h

isopentano

n-pent: 80 %

i-pent: 20 %

x2

8,88 kg/h

Y

P n-pent: 90 %

i-pent: 10 %

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TEMA 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LAS OPERACIONES BÁSICAS

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.