REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA

EDUCACIÓN UNIVERSITARIARED ACADEMICA INTERISNTITUCIONAL.

PROGRAMA NACIONAL DE FORMACIÓN EN PROCESOS QUÍMICOS.

Ing. Carla Andreína Avendañocarlisu@gmail.com

PRINCIPIOS DE PROCESOS QUIMICOS

TEMA N° 1: PROCESOS, PROCESOS QUIMICOS, VARIABLES DE PROCESOS, UNIDADES, DIMENSIONES Y PROIEDADES DE LOS FLUIDOS.

PROCESO: (DEL LATIN PROCESSUS) ACCION DE IR HACIA ADELANTE. CONJUNTO DE FASES SUCESIVAS DE UN FENOMENO NATURAL O DE UNA OPERACIÓN ARTIFICIAL.

PROCESO QUIMICO: ES UN CONJUNTO DE OPERACIONES QUIMICAS y/o FÍSICAS ORDENADAS A LA TRANSFORMACION DE UNAS MATERIAS INICIALES EN PRODUCTOS FINALES DIFERENTES. UN PRODUCTO ES DIFERENTE DE OTRO CUANDO TENGA DISTINTA COMPOSICION, ESTE ES UN ESTADO DISTINTO O HAYAN CAMBIADO SUS CONDICIONES

VARIABLE DE PROCESOS: QUE VARIA O PUEDE VARIAR. ES UN SIMBOLO QUE REPRESENTA UN ELEMENTO NO ESPECIFICADO DE UN CONJUNTO DADO.

- ADIABATICO: ES AQUEL EN EL CUAL EL SISTEMA (GENERALMENTE UN FLUIDO) NO INTERCAMBIA CALOR CON SU ENTRNO.- ISENTROPICO: ES AQUEL QUE ADEMAS DE SER ADIABATICO ES REVERSIBLE. (VUELVE A SU ESTADO ORIGINAL)- ISOTERMICO: ES UN PROCESO EN EL QUE TIENE LUGAR LA MAXIMA TRANSFERENCIA DE CALOR, LA TEMPERATURA PERMANECE CONSTANTE. - ISOCORICO: PROCESO DONDE EL VOLUMEN PERMANECE CONSTANTE. (ISOMETRICO O ISOVOLUMETRICO).- ISOBARICO: PROCESO TERMODINAMICO QUE OCURRE A PRESION CONSTANTE.- ISENTROPICO: LA ENTROPIA ES CONSTANTE.- ISENTALPICO: EN ESTE PROCESO LA ENTALPIA CONSTANTE.

UNIDADES Y DIMENSIONESLas dimensiones son nuestros conceptos básicos de medición como la Longitud, tiempo, masa, temperatura, entre otros. Las unidades son las formas de expresar las dimensiones como metros o pies para la longitud, u horas o segundos para el tiempo.

BENEFICIOS.

- Menor probabilidad de invertir tiempo sin darse cuenta en una parte del cálculo.

- Reducción en el numero de cálculos intermedios y en el tiempo durante la resolución de problemas.

- Fácil interpretación del significado físico de los números empleados.

REGLAS PARA MANEJAR LAS UNIDADES

1.- Solo es posible sumar, restar o igualar cantidades si las unidades de dichas cantidades son las mismas.

Ejemplo: 5 Kg + 3 Joules 10 lb + 5 gr

2.- Podemos multiplicar o dividir unidades distintas a voluntad, pero no se puede cancelar ni combinar unidades si no son idénticas.Ejemplos: 87 (kg).(m).(s) 3 m² / 60 cm 3 m² / 0.60 m

CONVERSION DE UNIDADES Y FACTORES DE CONVERSION

Ejemplo: Transformar 4500 Km a Millas

4500 Km 0,62 millas 1 Km

= 2790 millas

Consistencia Adimensional

Todas las ecuaciones deben ser dimensionalmente consistentes. Lo que quiere decir que cada uno de los términos de una ecuación deben tener las mismas dimensiones y unidades netas que todos los demás términos con los que se suma, resta o iguala.

Numero de Reynolds = D. v. ρ D = Diámetro (cm) µ v = Velocidad (cm/s) ρ = Densidad (g/cm³) µ = Viscosidad (cm)(s)/g

LA UNIDAD MOL

Un mol es un cierto número de moléculas, átomos, electrones u otro tipo de partículas. Fue William Ostwald quien en 1896 introdujo la palabra mol, tomándola de la palabra latina moles que significa “montón” o “pila”. En el SI, un mol se compone de 6.02 x 10²³ moléculas.

g mol = masa en gramos lb mol = masa en lb Peso Molecular Peso Molecular

masa en g = (peso molecular)(g mol)

masa en Ib = (peso molecular)(lb mol)

Calculo del Peso Molecular.

Los valores de los pesos moleculares (masas moleculares relativas) se derivan de las tablas de pesos atómicos, los cuales se basan en una escala arbitraria de las masas relativas de los elementos. El peso atómico de un elemento es la masa de un átomo basada en una escala que asigna una masa de exactamente 12 al isótopo de carbono 12 C, cuyo núcleo contiene 6 protones y 6 neutrones.

Calcular el Peso Molecular de CHзCOOH.

C = 2 x 12 g/ mol = 24 g/ molH = 4 x 1 g / mol = 4 g/ mol +O = 2 x 16 g / mol = 32 g/ mol 60 g/ mol

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.DENSIDAD: La densidad es la razón de la masa por unidad de volumen, por ejemplo, kg/m³ o lb/ft³. Se expresa tanto por un valor numérico como por unidades adecuadas. Para determinar la densidad de una sustancia, es preciso conocer tanto su volumen como su masa. Las densidades de los líquidos y los sólidos no cambian significativamente con la presión en condiciones ordinarias, pero sí cambian con la temperatura.

PESO ESPECIFICO RELATIVO:

De hecho, debe considerarse como el cociente de dos densidades -la de la sustancia de interés, A- y la de una sustancia de referencia- cada una de las cuales tiene sus unidades asociadas. En símbolos:

P.E. R = Sustancia A = (lb / ft ³)A = (g / cm³) A Sustancia de Referencia (lb / ft ³) ref ( g / cm³)ref

VOLUMEN ESPECIFICO:

El volumen específico de un compuesto es el recíproco de la densidad, es decir, el volumen por unidad de masa o cantidad unitaria de material. Las Unidades del volumen específico pueden ser ft ³/ lb m, ft ³/ lb mol, cm³/g, m³/kg o relaciones similares.

FRACCION EN MAS Y FRACCION MOLAR:

La fracción molar es simplemente la cantidad de moles de una sustancia específica divididos entre el número total de moles presentes. Esta definición se cumple para los gases, líquidos y sólidos. De manera similar, la fracción en masa (peso) no es más que la masa (el peso) de la sustancia dividida entre la masa (el peso) total de todas las sustancias presentes.

Fracción molar de A = moles de A moles totales

Fracción en Masa = Masa de A Masa Total

CONCENTRACIONES:

Es la cantidad de un soluto en una cantidad especificada de disolvente, o de disolución, en una mezcla de dos o más componentes. Entre ellas podemos mencionar la Molaridad (moles / L), Molalidad (moles / Kg) y Normalidad (eq / L).

TEMPERATURA.

Comúnmente se conoce como la sensación de frio o caliente. De acuerdo a las leyes termodinámicas, se puede definir como una medida del estado térmico de un cuerpo considerado como su capacidad para transferir calor a otros. Las unidades con las que comúnmente se trabaja es en grados Celsius (°C), Fahrenheit (°F), Kelvin (k) y Rankine (°R).

Presión: La presión se define como “fuerza normal por unidad de área”. La presión en el fondo de la columna estática (sin movimiento) de agua ejercida sobre la superficie inferior es:

P = F/A = ρ.g.h + PoDonde:P = presión en el fondo de la columna de fluidoF = fuerzaA = áreaρ = densidad del fluidog = aceleración debida a la gravedadh = altura de la columna de fluidoPo = presión en la parte superior de la columna de fluido

La atmósfera ejerce una presión sobre la parte superior del cilindro de agua y el agua misma ejerce presión sobre la base del cilindro.

Supongamos que el cilindro de fluido de la figura es una columna de mercurio que tiene un área de 1 cm² y 50 cm de altura. De la tabla D. 1 obtenemos la densidad del Hg 13.55 g/cm³. Por tanto, la fuerza ejercida exclusivamente por el mercurio sobre la sección de 1 cm² de la superficie inferior :

El hecho de que un dispositivo para medir la presión mida la presión absoluta o la relativa depende de la naturaleza del instrumento medidor. Por ejemplo, un manómetro de extremo abierto (Fig. a) mediría una presión relativa (presión manométrica), ya que la referencia es la presión de la atmósfera sobre el extremo abierto del manómetro. Por otro lado, si cerramos el extremo del manómetro (Fig. b) y creamos un vacío en el extremo estaremos midiendo contra un vacío perfecto, o contra ausencia de presión.

Aire

a

Si se toma una lectura con una columna de mercurio como se ilustra en la figura, con el recipiente abierto a la atmósfera, el dispositivo se llama barómetro, y la lectura de la presión atmosférica recibe el nombre de presión barométrica.

Presión manométrica + Presión barométrica = Presión absoluta