Operaciones Unitarias en la Industria: Conceptos Clave y Equipos
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¿Qué son las Operaciones Unitarias?
Las operaciones unitarias son el estudio de los procesos industriales de forma parcializada. Ejemplos incluyen: destilación, agitación y mezcla, el transporte de fluidos y la transferencia de calor.
Equipos de Operaciones Unitarias
Algunos equipos comunes en operaciones unitarias son: columna de destilación, columna de absorción, bomba centrífuga, bomba peristáltica, sopladores, secadores de aire, intercambiadores de calor de tubo y carcasa, intercambiadores de placa, reactores.
Mecanismos de Transferencia de Calor
Los principales mecanismos de transferencia de calor son:
- Conducción: Transferencia de calor por contacto directo entre dos cuerpos a diferente temperatura.
- Convección: Transferencia de calor mediante el movimiento de un fluido sobre un cuerpo a diferente temperatura.
- Radiación: Transferencia de energía emitida por la materia debido a su temperatura.
¿Qué es la Temperatura? ¿Qué es el Calor?
Temperatura: Es la medida de la energía cinética promedio de las partículas de un cuerpo, reflejada en la agitación de sus moléculas.
Calor: Es la transferencia de energía térmica de un cuerpo a mayor temperatura a uno de menor temperatura.
Explicación del Fenómeno de Transferencia de Calor
En dos superficies en contacto, la que está a mayor temperatura tiene una mayor energía de agitación molecular y transfiere energía a la superficie a menor temperatura, aumentando la agitación molecular y, por ende, su temperatura.
¿Qué es Conductividad Térmica?
Es la capacidad de un material para transferir calor.
Conductividad Térmica del Cobre y la Madera
- Cobre: Alta conductividad térmica.
- Madera: Baja conductividad térmica.
¿Por qué la Madera es Más Aislante que el Cobre?
La madera es más aislante porque tiene un bajo coeficiente de conductividad térmica, mientras que el cobre tiene un coeficiente alto.
¿Qué es el Coeficiente de Convección?
Es un parámetro característico en sistemas donde un flujo de fluido transfiere calor.
¿Qué es una Bomba Centrífuga?
Es un equipo diseñado para aumentar la presión en una tubería, caracterizado por su caudal y la presión que ejerce sobre el fluido.
Relación Caudal-Presión en una Bomba Centrífuga
[Se requiere un diagrama aquí. No puedo generar imágenes.]
¿Por qué Instalar Bombas en los Circuitos?
Para facilitar el flujo y cumplir con el caudal requerido en el proceso, compensando las pérdidas de presión en el sistema y las características del fluido.
Aparatos de Medición de Flujo en la Industria
Algunos aparatos comunes son: Placas de orificio y Rotámetros.
Funcionamiento de la Placa de Orificio
La placa de orificio consiste en una placa perforada instalada en la tubería. El orificio es una abertura cilíndrica o prismática a través de la cual fluye el fluido. El orificio está normalizado para asegurar que el chorro generado no toque la pared del orificio a la salida. El caudal se determina midiendo la presión diferencial entre dos tomas conectadas antes y después de la placa.
Pérdida de Carga: Regular y Singular
- Regular: Pérdida de presión debida a la fricción del fluido con la tubería.
- Singular: Pérdida de presión causada por irregularidades como codos, válvulas, medidores de flujo y otros accesorios (fittings).
¿Qué es la Altura de una Bomba?
Corresponde a la presión que ejerce la bomba sobre un fluido, expresada en metros de columna de un líquido determinado (generalmente agua), que la bomba puede elevar.
Flujo No Newtoniano
Es aquel fluido cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante aplicada. No tiene una viscosidad definida y constante.
Flujo Newtoniano
Es un fluido cuya viscosidad se considera constante en el tiempo.