Absorcion

ABSORCIÓN

Es una operación unitaria en la que se eliminan uno o más componentes de una corriente gaseosa al ser absorbidos por un líquido no volátil(solvente).

el solvente líquido debe agregarse como agente de separación.

CARACTERISTICAS 

Todas las absorciones básicas visualizadas en un proceso intermitente:

• El gas y el líquido se ponen en contacto con un aparato adecuado.
• las dos fases se aproximan en el equilibrio.
• Las fases gas-líquido se separan.

La transferencia depende de: 

• Concentraciones en el gas y en el líquido.
• los coeficientes de transferencia de masa de cada fase.
• la solubilidad del material en el líquido.
• Area interfasial provista por el dispositivo de contacto. 

FUNDAMENTOS

PROCESO DE ABSORCION

1-corriente de gas bruto           7-componentes gaseosos separados
2-compresor                                8-válvula de expansión 
3-disolvente                                 9-enfriador
4-disolvente regenerado           10-bomba
5-calefacción                                11-gas portador
6-columna de desorción            12-refrigeración
                        13-columna de absorción  

Según la naturaleza del componente gaseoso a separar, tiene que emplearse un disolvente que disuelva selectiva mente dicho componente. En este caso, selectiva mente significa que el disolvente absorbe principalmente el o los componentes a separar, y no el gas portador. Presiones elevadas y temperaturas bajas favorecen la absorción. Dependiendo del tipo del disolvente, el gas se absorbe por disolución física (absorción física) o por reacción química (absorción química). Para separar los componentes gaseosos del disolvente, la etapa de absorción va seguida, en la mayoría de los casos, de una etapa de desorción para regenerar el disolvente. En la etapa de desorción se reduce, por efecto de temperaturas elevadas o presiones bajas, la solubilidad de los gases en el disolvente, eliminándolos del mismo. Por tanto, se puede reutilizar el disolvente, que se devuelve al circuito.

TIPOS DE ABSORCION

Típica-mente existen dos tipos de absorción. Ambas se diferencian en el resultado final que llega a obtener .

TIPOS DE TORRE DE ABSORCION

• torres de spray 
• columnas de burbujeo 
• columnas de plato
• torres rellenas o empacada

Torre de spray

Se usan en operaciones de gran escala para eliminar los contaminantes de los gases de combustión centrales térmicas 

Columna de burbujeo 

Su uso es poco común limitando a aquellas ocasiones que el soluto tenga solubilidad muy baja o que se requiera un elevado tiempo de resistencia para que ocurra la absorción.

Columna de platos

• platos perforados 
• platos de válvulas 
• platos de capuchones

Torres de relleno o empacadas

• bajo peso
• bajo costo
• facilidad de flujo 

APLICACION EN LA INDUSTRIA

La absorción se utiliza con diferentes propósitos en la industria.

• los gases de chimenea mediante distintas corrientes (agua, presión, solución de NaOH o soluciones de etanolaminas)
• la separación de hidrocarburos aromáticos de los gases de coquería mediante aceites minerales.
• El secado de cloro mediante la absorción del agua con ácido sulfúrico concentrado.
• Para limpiar los gases de un horno de coque.
• La absorción del SO2 presente en los gases de combustión mediante soluciones alcalinicas y la absorción de CO y CO2 del gas de síntesis de amoniaco son ejemplos de purificación; mientras que la absorción de óxidos de nitrógeno en agua es la etapa final del proceso de fabricación del ácido nítrico.

TORRE DE ABSORCION

TORRES DE ABSORCION DE PLATOS

FUNDAMENTO DE FLUJO DE CALOR EN FLUIDOS

FUNDAMENTO DE FLUJO DE CALOR EN FLUIDOS .

FLUJO DE CALOR 

El flujo de calor es la medida de la transferencia de energía, que es causada por una diferencia  de temperatura y conduce al equilibrio de temperatura entre sustancias. 

La cantidad de calor que pasa de una sustancia a otra por unidad de tiempo es el flujo de calor con la unidad de medida J/s. Esta es la unidad de medida en vatios (w) que se usa comúnmente para indicar la potencia.

Los procesos en los que se transfiere el calor tienen lugar como conducción de calor (CONDUCCIÓN), flujo de calor (CONVECCIÓN) o radiación de calor (RADIACIÓN).

En la práctica de ingeniería química se presenta con gran frecuencia el flujo de calor desde un fluido a otro pasando a través de una pared sólida. El calor que se transmite puede ser latente que se desarrolla en los cambios de fase , o bien calor sensible debido al aumento o disminución de la temperatura de un fluido sin cambio de fase.

• Disminución de temperatura de un fluido por transmisión de calor a otro fluido más frío, que a su vez se calienta.
• La condensación de vapor de agua mediante agua de refrigeración.
• La vaporización a una determinada presión del agua contenida en una solución mediante la condensación de vapor a presión más elevada.

En todos estos casos hay transmisión de calor por conducción y convección.

DONDE DOMINA EL MECANISMO DE CONDUCCION

• Sólidos opacos (no hay flujo de mas)
• en fluidos, en la capa cercana a la superficie sólida, en donde no hay turbulencia.

Dónde domina el mecanismo de convección?

• fluidos en contacto con sólidos 
• entre partes de un fluido ( a diferentes temperaturas).

La transferencia de calor a través de un fluido es por convección cuando se tiene un movimiento masivo y por conduccion cuando no se tiene este movimiento. Por lo tanto, la conducción en un fluido se puede concebir como el casi límite de la convección, correspondiente al caso de un fluido en reposo.

PRINCIPALES SISTEMAS FLUJO DE CALOR EN FLUIDOS

FLUJO PARALELO SOBRE PLACAS PLANAS
El flujo en la capa límite de velocidad se inicia como laminar, pero si la placa es suficientemente larga, el flujo se volverá turbulento a una distancia Xcr a partir del borde, donde el numero de Reynolds alcanza su valor crítico de transición.

La transición del flujo laminar hacia el turbulento depende: 

• Configuración geométrica de la superficie.
• Aspereza 
• velocidad corriente arriba 
• temperatura superficial 
• tipo del fluido

FLUJO A TRAVES DE CILINDROS Y ESFERAS

El número de Re, para superficies de este tipo esta denominado por: 

Re= VD/v

donde V es la velocidad uniforme del fluido al aproximarse al cilindro o esfera.

El número de Reynolds crítico para el flujo que pasa a través de un cilindro o una esfera es alrededor de 2x10⁵

FLUJO A TRAVES DE BANCOS DE TUBOS

Los tubos en un banco suelen disponerse alineados o escalonados en la dirección del flujo.

CLASIFICACIÓN DE LO FLUJO DE CALOR EN FLUIDOS

La transferencia de calor por convección esta ligada  a la mecánica de fluidos. hay varias maneras de clasificar los problemas de flujo de fluidos y a continuación se presentan algunas categorías generales.

 APLICACIÓN 

INTERCAMBIADOR DE CALOR DE PLACAS 

La transferencia de calor implica el llevar dos fluidos de temperaturas distintas a una intermedia entre ambas, de forma que una caliente o enfríe a la otra. esto significa que la energía ya existente en el sistema simplemente se transfiere a otra parte del proceso donde pueda producir un mayor beneficio.

CALDERAS ACUOTUBULARES

Son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se desplaza por tubos durante su calentamiento.

el agua va a ser calentada o evaporada, circula por dentro de los tubos y los gases muy calientes de la combustión saturan el exterior de los tubos(acuotubos), los tubos se unen y forman un recinto del hogar, denominado paredes de agua .

TORRE DE ENFRIAMIENTO

FLUIDOS UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA
REFRIGERANTES

CARACTERISTICA DE UN REFRIGERANTE

Los aceites minerales se utilizan en muchos calentadores de radiación de conveniencia. estos calentadores son utilizados por residentes, industrias y durante el proceso de calefacción. Siliconas y aceites de transformación son algunos otros tipos que se utilizan en el proceso.

Decantadores

DECANTADORES

La decantación es un método físico para separar componentes de distinta densidad situándose el más denso en el fondo del decantador por gravedad y quedando el agua clarificada en la superficie. 

La adición de coagulantes y floculantes favorece el proceso de decantación. 

Funcionamiento decantador lamelar universal para clasificación de agua

USO EN LA INDUSTRIA

Aplicaciones tanto en procesos de deshidratación como concentración o espesamiento. Obteniendo en todo caso unos sólidos con sequedades de hasta el 30% y clarificados libres de sólido con rendimientos superiores al 97%.

Instalaciones de depuración de aguas potables.

Instalaciones de depuración de aguas residuales urbanas.

Instalaciones de depuración de aguas residuales industriales en diferentes sectores: acerías, textil, alimentario, petroquímico, etc.

MECANISMO PARA DECANTADORES

Mecanismos para decantadores a instalar en cuba de hormigón. Para la evacuación de los fangos sedimentados. 

Operaciones Unitarias

Cada operación unitaria tiene una fuerza impulsadora, un gradiente en alguna propiedad, que da cuenta del mecanismo principal de transferencia:

CAMPO DE APLICACIÓN  DE LAS OPERACIONES UNITARIAS

Sería prácticamente imposible estudiar el numero casi infinito de procesos químicos (operaciones unitarias ) que se llevan a cabo en la industria diariamente, si no hubiera un punto en común a todos ellos. Afortunadamente esta conexión existe. Entre ellos podemos mencionar: 

Combustión: Es el proceso de oxidación rápida de una sustancia, acompañado de un aumento de calor y frecuentemente de luz.

Hidratación: Cuando un cuerpo seco (anhídrido), absorbe agua, aunque sea en forma de humedad, se dice que este cuerpo está hidratado o que ha sufrido el fenómeno de hidratación.

Oxidación: Es la operación de introducir oxígeno en un cuerpo de manera que forme parte de su constitución íntima, tal sería el agua (H20) agregar un átomo de oxígeno y formar agua oxigenada ( H202 ) también Llamada peróxido de hidrógeno o dióxido de hidrógeno.

Reducción: Consiste en separar oxigeno de un cuerpo para que este resulte puro.

Saponificación: Cuando una sustancia grasa es tratada en caliente por medio de una lejía fuertemente alcalina, se transforma en jabón y se dice que se ha producido la saponificación.

Hidrogenación: reacción que implica la combinación de hidrógeno con ciertos compuestos orgánicos no saturados, especialmente con los hidrocarburos.

Craqueo o cracking: proceso químico por el cual un compuesto químico, normalmente orgánico, se descompone o fracciona en compuestos más simples.

Fermentación: proceso en el que ocurren cambios químicos en las sustancias orgánicas producidos por la acción de enzimas llamadas fermentos, producidas por organismos diminutos tales como el moho, las bacterias y la levadura.

OPERACIONES UNITARIAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA 

Video de exposición