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Diagramas de flujo de algunos procesos industriales.

M.C. CSAR LUNA ORTEGA

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA, B.U.A.P.

Proceso de obtencin de Etilenglicol.

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Proceso de purificacin de aguas pluviales.

Elaboracin de la Cerveza.

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Elaboracin de productos de acero

Reduccin indirecta del hierro

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Trata con el desarrollo y entendimiento de las operaciones unitarias.

Trata con la prediccin y cuantificacin de los cambios que resultan de la alimentacin de materiales y energa a algn proceso:

ComposicinComportamiento fsico y/o qumico.Transformaciones energticasEficiencia energtica

Sobre la Ingeniera de Procesos.

Entender la Ingeniera de Procesos.

Conduce a la especificacin de las dimensiones del equipo de proceso.

Determina las temperaturas, presiones y otras condiciones requeridas para lograr las especificaciones del producto.

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Pasos en el diseo de un proceso.

1. Qu producto va a manufacturarse?

Qu pasos sern necesarios para la manufactura?

El proceso ser continuo o por lotes. Continuo (Proceso en operacin estable) Por lotes (Las variables del proceso cambian con el

tiempo), Modelamiento matemtico es distinto.

2. Anlisis del proceso.

Se establecen los balances de materia. Cules son los flujos de materia necesarios en

la entrada y salida del proceso?

Se establecen los balances de energa. Cules son los flujos de energa necesarios en a

la entrada y salida del proceso?

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3. Especificacin del proceso.

Se disea cada equipo de proceso individualmente, lo que implica establecer sus condiciones de operacin.

Por lo tanto deben entenderse: Los mecanismos de transformacin fsica predominantes. La naturaleza de la reaccin qumica o bioqumica. El grado de avance y el equilibrio de la reaccin. La cintica del crecimiento microbiolgico y muerte. Comportamiento fsico de la materia que fluye.

4. Ingeniera de detalle:

La especificacin de la instrumentacin y los procedimientos de control del proceso.

Clculos econmicos del proceso. Diseo mecnico detallado. Diagrama general de la planta.

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Qu es la Termodinmica?

Ciencia encargada de estudiar a la energa y sus transformaciones, as como el estado actual de un sistema definido y los cambios de estado que experimente dicho sistema como resultado de la transferencia de materia y/o energa hacia o desde l.

Lo anterior con base en los dos principios que rigen dichas transformaciones y transferencias:

Principio de conservacin de la energa: La energa se conserva, puede cambiar de una forma a otra pero nunca crearse o destruirse.

Principio de generacin de entropa: Las transformaciones de la energa siempre van acompaadas de un proceso de degradacin de la energa.

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Termodinmica

ENERGA

ENTROPA

EQUILIBRIO

EXERGA

Estudio de la energa y su relacincon las propiedades de la materia

Relaciones matemticas

Sustancia

Cantidad de energa transferida a la sustancia

Cambios en las propiedades de la sustancia

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El funcionamiento de las operaciones unitarias est en relacin directa con tres procesos fundamentales de transporte:

Transferencia de calor.

Transferencia de masa.

Transferencia de cantidad de movimiento.

A nivel molecular, estos procesos de transporte se relacionan de la misma forma con dos variables fundamentales.

Fuerza Impulsora Resistencia

Transporte de Calor, Masa o Cantidad de

Movimiento

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La resistencia se opone al transporte (desplazamiento).

Para vencer la resistencia, se necesita cierta fuerza impulsora.

A mayor resistencia, mayor fuerza impulsora para permitir el

transporte.

Fuerza impulsora a resistencia

aresistenciimpulsorafuerzatransportedeprocesodelvelocidad

cambiodeRapidezaresistenci

impulsorafuerza

Qu significado tiene la constante de proporcionalidad K?

Karesistenci

impulsorafuerza

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Conduccin del calor a travs de una placa metlica

El calor fluye de la zona de alta temperatura a la zona de baja temperatura, por lo tanto:

T1 > T2

DT = T2 - T1

Qu relacin proporcional existe entre el gradiente de temperatura DT y el espesor de la placa Dx?

A: rea de transferencia perpendicular al flujo de calor.

Qu relacin proporcional existe entre y A?

Si A es constante: Qu relacin proporcional existe entre y el gradiente de temperatura DTen la direccin x del espesor de la placa?

Conclusin:

Ley de Fourier de la transferencia de calor:

El flujo de calor que se transfiere por conduccin en una direccin determinada es

directamente proporcional al gradiente de temperatura y al rea a travs de la cual se

transfiere el calor.

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Ecuacin General de Balance:

SISTEMAEntrada Salida

Entrada de cantidad

Salida de cantidad

Generacin de cantidad

Consumo de cantidad

Acumulacin de cantidad- -+ =

A travs de la fronteradel sistema

Dentrodel sistema

INGENERA DE PROCESOS

OPERACIONES UNITARIAS

EQUILIBRIO Y CINTICADE LAS REACCIONES QUMICAS

BIOLOGA QUMICA

TERMODINMICA FENMENOS DETRANSPORTE

FSICA

MATEMTICAS

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INGENIERA TERMODINMICA:

a) Primera Ley.b) Segunda Ley.c) Propiedades de

la materia.

OTRAS CIENCIAS DELA INGENIERA:

a) Transferencia de calor.b) Transferencia de masa.c) Transferencia de momento.d) Cintica qumica

CIENCIAS SOCIALES

HUMANIDADES

Diseo de Ingeniera deProcesos, dispositivos y

sistemas termodinmicos.

El diseo ha satisfechoLas necesidades humanas?

TAREA CUMPLIDA

CONOCIMIENTO REQUERIDORECURSOS DISPONIBLES

(materia, energa, dinero, fuerza laboral, etc.)

SI

NO