OPERACIONES UNITARIAS Y PROCESOS UNITARIOS.

Los pasos en la obtención de cualquier producto químico, tal como el descrito en la Figura 1.4 y también en los símbolos de la Figura 1.3, pueden clasificarse en tres grandes grupos:

  • Con pocas excepciones, la parte más importante de cualquier planta química es el reactor,donde ocurre el cambio químico de reactivos a productos.
  • Antes de que los reactivos lleguen al reactor pueden pasar por diferentes equipos.El objetivo de estos aparatos es colocar estos compuestos en las condiciones apropiadas de presión, temperatura, fase, etc., necesarias en el reactor.
  • Después que los productos abandonan esta unidad deben ser procesados, modificando así su temperatura, presión, pureza, etc., para poder salir al mercado.

En general, todos los equipos - excepto el reactor - son utilizados para producir cambios físicos: calentamiento, compresión, molienda, separación, etc.

Las operaciones físicas realizadas para producir estos cambios, tales como transmisión de calor, flujo de fluidos, destilación, etc., son llamadas Operaciones Unitarias.

Los cambios químicos que ocurren en el reactor o reacciones químicas como oxidación, nitración, polimerización, reducción, esterificación, etc., se conocen con el nombre de Procesos Unitarios.

La solución de casi cualquier problema de ingeniería química, que involucre una operación o un proceso unitario incluye los siguientes pasos:

  1. Realizar el balance de materia para calcular las masas de reactivos y productos.
  2. Realizar el balance de energía para encontrar todas las interacciones energéticas del proceso, fundamentalmente calor y trabajo. Algunas veces es necesario resolver los balances de materia y energía de manera combinada.
  3. Calcular las velocidades de reacción y de transferencia de masa, de lo cual se ocupan la cinética química y los fenómenos de transporte.

Figura 1.3. Símbolos usados para representar equipos

CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES UNITARIAS.

Las operaciones unitarias son de naturaleza física.Se pueden dividir en 5 grandes grupos:

  1. Flujo de fluidos.
  2. Transmisión de calor.
  3. Mezclado.
  4. Separación:Destilación, extracción, absorción, adsorción, evaporación, cristalización, humidificación, secado, filtración y centrifugación.
  5. Manejo de sólidos:Compresión, molienda, tamizado y fluidización.No hay una clara división entre algunas operaciones.El funcionamiento de unevaporador continuo requiere de conocimientos sobre flujo de fluidos, transferencia de calor; así mismo la cristalización, como en la obtención del hidrosulfito, puede ocurrir en la evaporación, etc.

Figura 1.4. Diagrama del proceso de obtención de hidrosulfito de sodio

CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS UNITARIOS.

Son aquellos que requieren de una o más operaciones, en las que ocurren transformaciones químicas.

Los procesos unitarios están clasificados de acuerdo con el tipo de reacción química involucrada. En 1945, en su texto "The Chemical Process Industries" el profesor R. N. Shreve clasificó los principales procesos unitarios de la siguiente manera:

  1. Combustión
  2. Oxidación
  3. Neutralización
  4. Formación de silicatos
  5. Caustización
  6. Electrólisis
  7. Doble descomposición
  8. Calcinación
  9. Nitración
  10. Esterificación
  11. Reducción
  12. Amonólisis
  13. Halogenación
  14. Sulfonación
  15. Hidrólisis
  16. Hidrogenación
  17. Alquilación
  18. Reacción de Friedeí-Crafts
  19. Condensación
  20. Polimerización
  21. Fermentación
  22. Diasotización y acoplamiento
  23. Pirólisis
  24. Aromatización
  25. Isomerización

Los cuales presentan semejanzas y disparidades entre sí, pero las similitudes son aparentes y no se pueden tratar de una manera genérica como se hace con las operaciones unitarias.

 



Universidad Nacional de Colombia
Carrera 30 No 45-03 - Edificio 477
Bogotá D.C. - Colombia

Aviso Legal - Copyright
Gobierno en LíneaAgencia de Noticias UN