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EJERCICIO 1
CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES UNITARIAS EN LA AGROINDUSTRIA
POR EL TIPO DE FENÓMENO DE TRANSFERENCIA PREDOMINANTE
INTRODUCCIÓN
Sería prácticamente imposible estudiar el número casi infinito de procesos de transformación que se llevan a cabo en la Agroindustria diariamente, si no hubiera un punto en común a todos ellos, afortunadamente esta conexión existe. Generalmente un proceso puede descomponerse en la siguiente secuencia:
- Materias Primas
- Operaciones físicas de acondicionamiento
- Reacciones químicas
- Operaciones físicas de separación
- Productos En donde, cada paso de esta secuencia está compuesto por unidades básicas llamadas operaciones unitarias. Este concepto fue introducido por primera vez en 1915 por A. D. Little, del Massachussets Institute of Technology (M.I.T.), quien en su definición menciona: “...todo proceso químico conducido en cualquier escala puede descomponerse en una serie ordenada de lo que pudiera llamarse operaciones unitarias, como pulverización, secado, cristalización, filtración, evaporación, destilación, etc. El número de estas operaciones básicas no es muy grande, y generalmente sólo unas cuantas de entre ellas intervienen en un proceso determinado…”
Por tanto, una operación unitaria es cada una de las acciones necesarias de transporte, adecuación y/o transformación de las materias implicadas en un proceso. La instalación donde se lleva a cabo una operación unitaria determinada constituye una unidad de proceso, cuyo diseño es específico y similar, cualesquiera que sean el proceso y el tipo, y las condiciones de las materias tratadas.
El número de operaciones unitarias que en la actualidad existe y su clasificación depende de los criterios de definición y del propio avance tecnológico; sin embargo, Costa et al. (1994) menciona
una clasificación de acuerdo con la propiedad transferida, entendiendo por propiedad al momento, al calor o a la masa. Así, aparecen seis grandes grupos de operaciones:
OPERACIÓN
UNITARIA
FÍSICA
DE
TRANSFERENCIA DE
MASA
destilación-rectificación absorción-desorción extracción absorción intercambio iónico
CALOR
aislamiento térmico calentamiento o refrigeración evaporación condensación sublimación solidificación MASA Y CALOR
acondicionamiento de gases- enfriamiento de líquidos cristalización secado liofilización CANTIDAD DE MOVIMIENTO
circulación interna de fluidos circulación de fluidos a través de un lecho de sólidos: sedimentación, clasificación hidráulica, flotación, centrifugación, agitación y mezclado de líquidos ósmosis inversa COMPLEMENTARIAS
trituración y molienda tamizado mezclado de sólidos y pasta almacenaje de materiales OPERACIÓN UNITARIA QUÍMICA reactores químicos Fuente: Costa et al. (1994) OBJETIVO Clasificar las operaciones unitarias de la agroindustria mediante la identificación del fenómeno de transferencia predominante.
METODOLOGÍA
- Relaciona una empresa Agroindustrial representativa que hayas visitado en la materia de “Introducción a la Agroindustria”. Preferentemente incluye las empresas donde los productos tienen diversas transformaciones a lo largo del proceso.
- ” ACEITES Y PROTEÍNAS EL CALVARIO S.A” (TEHUACÁN, PUEBLA) ____
- Incluye, de manera secuencial, las operaciones básicas del proceso de producción en cada una de las Agroindustrias mencionadas anteriormente.
- Con base en la propiedad transferida clasifica las operaciones unitarias de los procesos con la ayuda de la clasificación de Costa et al. (1994). Concentra tus resultados en los siguientes cuadros:
OPERACIONES UNITARIAS FÍSICAS OPERACIONES UNITARIAS QUÍMICAS
DE TRANSFERENCIA DE Masa Calor Masa ycalor Cantidad demovimiento Complementarias
- Limpieza de impurezas
5.Cocci- ón
7.Extrusión 9.Sedimenta - ción
- Recepción 4.Descascarilla - do
10.Evap o-ración
16.Desodo- rización
12.Desgomado 3. Quebrado 8.Extracción 14.Se- cado
13.Neutraliza - ción
6.Hojuelado 11.Destilación 17.Envasado 15.Blanqueo
EMPRESA
ACEITE
S^ Y
PROTEÍNAS EL
CALVARIO
S.A”
CUESTIONARIO
- ¿Cuál es la fuerza impulsora?, en la transferencia de: calor: gradiente de temperatura_____________________________________________ masa: gradiente de concentración___________________________________________ cantidad de momento: gradiente velocidad____________________________________
- Según la información analizada ¿Qué tipo de fenómeno de transferencia es el que más fácilmente se encuentra en la agroindustria? ¿A qué lo atribuyes? Fenómenos de transferencia de calor, masa y cantidad de momento, se le atribuye que estos tres fenómenos son análogos es decir muy similares y van interrelacionados entre sí para poder lograr un proceso agroindustrial de un producto.
- En una operación de deshidratación de un material biológico por medio de aire caliente ¿qué fenómeno(s) de transporte se presenta (n): transferencia de masa y de calor.
- ¿Qué fenómenos de transporte están involucrados en las siguientes operaciones? a) Acondicionamiento de gases o enfriamiento de líquidos: ___masa y calor_________________ b) Destilación: _masa ___________________________________________________________ c) Condensación: calor___________________________________________________________ d) Cristalización: _masa y calor____________________________________________________ e) Liofilización: _masa y calor_____________________________________________________
- Qué diferencias y analogías existen entre las operaciones unitarias de evaporación y destilación simple? ¿Por qué se clasifica esta última entre las operaciones de transmisión de calor?
DIFERENCIAS: La evaporación es un cambio de estado, y precisa una fuente de energía que proporcione a las moléculas de agua, la suficiente para efectuarlo, por otro lado, la destilación consiste en separar por obra del calor una sustancia volátil de otras más fijas. Luego de calentarla se enfría el vapor, para reducirlo otra vez al estado líquido. SIMILITUDES: En ambas hay intercambio de calor y volatilización de componentes. Debido a que el vapor y el líquido están en equilibrio la destilación está clasificada en ellos fenómenos de transferencia de calor.
BIBLIOGRAFÍA
Costa J, S Cervera, F Cunill, S Esplugas, C Mans, y J Mata, 1994, Curso de Ingeniería Química. Ed. Reverté 440 p. Mc Cabe, W. L. y J C Smith, 1973, Operaciones Básicas de Ingeniería Química. Ed. Reverté S.A., Barcelona. Treybal R E, 1988, Operaciones de Transferencia de Masa, Mc. Graw Hill, 2a. edición. Welty J R, Ch E Wicks y R E Wilson, 1989, Fundamentos de transferencia de momento, calor y masa. Editorial Noriega-Limusa, Méx.
