FACULTAD CIENCIA E INGENIERIA EN ALIMENTOS

Ingeniería Bioquímica

Operaciones Unitarias

Ing. William Teneda

Equilibrio

• Existe para todas las combinaciones de fases, una condición de intercambio neto o de las propiedades, llamada equilibrio (generalmente masa o energía en procesos químicos. Para todas esas combinaciones que no estén en equilibrio, la diferencia en la concentración de alguna propiedad entre aquella existente en estas condiciones y aquella que debe existir en la condición de equilibrio, es una fuerza motriz.

Equilibrio

• La expresión de equilibrio es familiar para todos aquellos que están en contacto con energías eléctricas o térmicas. La concentración de esas energías se expresa directamente como un potencial o como una temperatura.

• En cada caso deben satisfacerse las condiciones de que el potencial para cada constituyente sea idéntico en todas las fases de equilibrio para un sistema particular.

POTENCIAL O FUERZA MOTRIZ.

• Cuando dos sustancias o dos fases no están en equilibrio y se ponen en contacto, entonces hay una tendencia para que tenga lugar un cambio, que resulta en una aproximación a las condiciones existentes y las condiciones de equilibrio, es la fuerza motriz que causa este cambio

Separaciones

• Evidentemente, la separación de una solución o de otra mezcla física homogénea, requiere la transferencia preferente de un constituyente a una segunda fase que puede ser separada físicamente de la mezcla residual. Un ejemplo de esto tenemos la de humidificación del aire por condensación o por congelación de parte de la humedad.

Patrones de flujo

• En muchas de las operaciones para la transferencia de energía del material de una fase a otra, es necesario poner dos corrientes en contacto, que permitan el cambio hacia el equilibrio, de la energía, del material o de ambos. La transferencia puede ser llevada a cabo con ambas corrientes fluyendo en la misma dirección; o sea, flujo concurrente.

Patrones de Flujo• Si por otra parte, las dos corrientes que se han

puesto en contacto fluyen en direcciones opuestas, la transferencia de material o de energía es posible en cantidades mucho mayores. Se conoce como flujo a contracorriente

Sistemas simple de producción de vapor

• La sociedad industrializada consume enormes cantidades de energía gran parte de la cual es energía mecánica o eléctrica. El objetivo de este sistema es convertir la energía térmica (calor) en energía mecánica o eléctrica, cuyo uso es mucho más conveniente.

• En la figura entra el agua a la caldera (intercambiador de calor) como líquido a alta presión y sale de ella como vapor a presión y temperatura altas después de haber recibido energía térmica de la fuente de calor.

Sistemas simple de producción de vapor

• El vapor entonces se expande en la turbina (dispositivo de producción de trabajo) a un estado de presión y de temperatura bajas, produciendo durante el proceso trabajo útil.

SISTEMA DE COGENERACION CON TURBINA DE GAS

• La cogeneración es un viejo conceptos de ingeniería que implica la producción simultánea de energía eléctrica y energía térmica (vapor o calor industrial) en una sola operación, usando así el combustible de una manera más eficiente que si los productos deseados tuvieran que obtenerse por separado. Este concepto ha recibido mucha atención en los últimos años dada la necesidad de ahorra energía.

SISTEMA DE COGENERACION CON TURBINA DE GAS

• Un parámetro importante del diseño de cualquier sistema de cogeneración es la relación de la energía eléctrica con la térmica, que se conoce también como razón de potencia-calor. Ya que el valor económico de la energía eléctrica es tres o cuatro veces el calor de la energía térmica, la relación costo-eficacia de un sistema de cogeneración depende de su razón de potencia-calor.

SISTEMA DE COGENERACION CON TURBINA DE GAS

SISTEMA MECANICO DE REFRIGERACION

• La refrigeración puede definirse como la producción de “frío”. Es simplemente el proceso de extraer el calor no deseado de un cuerpo frío para que permanezca frío. Por muchos siglos, el hielo y la nieve naturales fueron los únicos medios de refrigeración. La refrigeración los medios de conservación refrigerada que necesitamos para preservar los alimentos y otros productos.

SISTEMA MECANICO DE REFRIGERACION

• La sustancia de trabajo que circula dentro del sistema de refrigeración se llama refrigerante. Se dispone de muchos refrigerantes y depende de su aplicación.

Sistema de calentamiento solar

• La energía para el calentamiento de locales puede obtenerse de varias maneras. En el sistema de bomba de calor, se obtiene a expensas de la energía eléctrica (trabajo) que es un producto caro. Por otro lado, la energía solar no cuesta, no es contaminante y es renovable. Sin embargo, es difusa e intermitente, por lo que requiere de muchos colectores solares y un sistema de almacenamiento.

Sistema de calentamiento solar• Consta de dos circuitos de

agua y un circuito de aire. La bomba principal de circulación impele el agua por uno de los circuitos a través de los colectores solares (intercambiadores de calor) para que absorba la energía solar que se almacenará en el tanque de agua.