1. Operaciones unitarias físicas 1.1 Operaciones controlada por el transporte de cantidad de movimiento: El transporte de cantidad de movimiento se presenta cuando se ponen en contacto dos fases, o dos zonas de un fluido, con distinta velocidad. La interacción entre las moléculas (viscosidad) tiende a hacer que las velocidades se igualen. Este fenómeno, descrito habitualmente como rozamiento, es aprovechado en muchas operaciones de separación entre sólidos y fluidos. Las operaciones de transporte de cantidad de movimiento suelen dividirse en tres grupos: a) Circulación interna de fluidos por conducciones: En casi todos los procesos industriales es necesario transportar fluidos entre las distintas instalaciones que constituyen la planta. Este transporte se realiza por conducciones con la ayuda de dispositivos que suministran energía mecánica al fluido y con accesorios que permiten pe rmiten regular y medir el calcular que circula. c ircula. b) Circulación de fluidos a través de un lecho de solidos: Este tipo de circulación externa es habitual en procesos catalíticos heterogéneos, transporte neumático de sólidos, filtración. c) Movimiento de sólidos en el seno de fluidos: Caben destacar operaciones como la sedimentación, flotación y centrifugación. 1.2 Operaciones controladas por la transmisión de calor: Las operaciones unitarias controladas por la transmisión de calor son solo una parte de las operaciones en las que se desea un cambio de energía. De las dos formas en las que puede intercambiarse energía entre un sistema y sus alrededores (calor y trabajo), las operaciones en las que se intercambia trabajo están normalmente controladas por la transferencia de la cantidad de movimiento. La transmisión de calor desempeña un papel fundamental y controlante en las siguientes operaciones: a) Aislamiento térmico. b) Calentamiento o refrigeración de fluidos sin cambio de fase. c) Intercambio de calor con cambio de fase: Evaporación y condensación. El calor se transmite por tres mecanismos: conducción, convección y radiación. Los principales aparatos diseñados para suministrar o eliminar calor son: intercambiadores de calor (de doble tubo, de carcasa y tubo, de placas), hornos, evaporadores, acumuladores de calor, placas solares, etc. 1.3 Operaciones controladas por la transferencia de materia: Cuando se ponen en contacto dos fases que tiene diferente composición, es posible que ocurra la transferencia física de algunos componentes presentes en una de las
fases había la otra, y viceversa. Si se permite que las fases permanezcan en contacto íntimo durante un tiempo suficiente, se alcanzara la condición de equilibrio bajo la cual ya no habrá transferencia de materia, debido a que los componentes en las fases tienen solubilidad limitada, terminando dicho contacto, se procede a separar mecánicamente las fases. El objetivo de una operación de transferencia de materia es separar los componentes de una mezcla. Descartadas las superficies interfaciales solido-solido, debido a la extremada lentitud de la transferencia de materia a su través y las gas-gas por la completa miscibilidad de las fases. 1.4 Operaciones controladas por la transferencia de calor y materia simultáneamente: En este tipo de operaciones siempre hay dos fases en intimo contacto. A través de si interface, se producen dos fenómenos de transporte (transmisión de calor y transferencia de materia) que pueden ir en el mismo sentido o incluso en sentidos opuestos. Algunas operaciones características son: acondicionamiento de gases, enfriamiento de líquidos, cristalización, secado y liofilización. 1.5 Operaciones complementarias: Existen algunas operaciones auxiliares, difíciles de clasificar, cuyo objetivo es el acondicionamiento de materias primas y productos sólidos, para que tengan el tamaño y la presentación adecuados para posteriores tratamientos. Las principales son: Trituración, molienda, tamizado y mezcla de sólidos y pastas. Además aunque estrictamente hablando no constituyen operaciones unitarias, es importante resaltar los distintos procedimientos de almacenaje de sólidos, líquidos y gases. Este tipo de operaciones puede tener mucha importancia en algunos procesos industriales, como por ejemplo la fabricación de cemento. 2. Operaciones unitarias químicas: Reactores químicos La ingeniería de la reacción química estudia las operaciones unitarias químicas en las que se desarrollan reacciones químicas a escala industrial. Los cambios en la composición de la materia se deben a transformaciones químicas, es decir a roturas de enlaces y formación de nuevos productos. Las transformaciones químicas suelen ir acompañadas de importantes variaciones energéticas. Los aparatos donde ocurren las reacciones se denominan Reactores químicos, su diseño debe cumplir: a) Asegurar la mezcla deseada entre las fases por el método de contacto adecuado. b) Proporcionar el tiempo de contacto suficiente entre las fases para que ocurra la reacción en la extensión deseada. c) Alcanzar las condiciones de operación (presión, temperatura, composición) que permitan que la reacción ocurra con la velocidad deseada. Hay dos tipos básicos de contacto o modelos de lujo que se corresponden con los dos grados extremos de mezcla entre reaccionantes y productos. Si la mezcla es total en el interior del reactor, se denomina modelo de mezcla completa o perfecta. El
contenido del recipiente esta perfectamente homogeneizado y a la misma temperatura en todos los puntos, La corriente que se extrae del reactor tiene exactamente las mismas condiciones que existe en el seno interior de la mezcla. Por último, el potro modelo de flujo supone que no hay mezcla en lo absoluto. La materia se mueve por el interior del reactor sin que haya mezcla en la dirección del flujo. Dos puntos vecinos de la corriente en la dirección de flujo tienen condiciones distintas. No hay acumulación de materia prima en ningún punto del sistema. Este modelo se denomina de flujo en pistón. El fluido avanza por el interior del reactor como si fuese movido por un pistón, sin mezclas laterales ni axiales.
