OPERACIONES
DE SEPARACIÓN
INGENIERÍA
QUÍMICA
UNIVERSIDAD
DE VALLADOLID
CALIFICACIONES
DE
En esta página encontrarás la información necesaria para seguir la asignatura, al menos de momento, durante el curso 2009-2010. Algunos archivos precisan una contraseña, pídesela a las profesoras de la asignatura si no la conoces.
Como sabes, la programación, metodología y objetivos se realizan en forma conjunta entre todas las asignaturas del primer cuatrimestre de 4º de IQ. En la página web de este curso: www.iq.uva.es/4iq puedes encontrar la información completa. Aquí se recogen de forma más concreta los objetivos generales de la asignatura, el programa con los temas desarrollados y sus objetivos específicos, la bibliografía recomendada y los criterios de evaluación. Puedes consultar otra información de interés como distribución de grupos, horario semanal , calendario de actividades y la presentación empleada para la introducción del curso.
Puedes descargar y empezar a resolver los problemas de examen de los últimos años.
TEMA 1. Conceptos generales. Procesos de
separación utilizados en
SEPARACIONES EN UNA ETAPA
TEMA 2. Separaciones por contacto simple y
múltiple. Destilación de flash: Mezclas binarias y multicomponentes.
Extracción líquido-líquido y líquido‑sólido.
Equipo. Respecto al flash, podéis
encontrar un tratamiento similar al de clase en el Seader
and Henley o en el King.
Este último autor trata en temas diferentes el planteamiento del problema y el
método de resolución. Puedes descargar la presentación
empleada en clase, algunas indicaciones para la resolución de la ecuación de Rachford Rice, problemas de flash
binario, la solución del problema 1
y del problema 2 analítica
y gráfica
y de multicomponente. También encontrarás cuestiones
relacionadas con el tema que se han planteado en cursos anteriores. . También
está disponible la presentación de extracción en
una única etapa o en flujo cruzado y algunos problemas
propuestos y la resolución de
los planteados en clase, aunque podéis encontrar infinidad de problemas de este
tipo en cualquiera de los libros que aparecen en la bibliografía general de la
asignatura.
SEPARACIONES EN MÚLTIPLES
ETAPAS
TEMA 3. Destilación en columnas de platos. Balances
externos e internos en una columna. Rectificación de mezclas binarias: Métodos
analíticos y gráficos. Columnas con características especiales: alimentación
múltiple y corrientes laterales. Destilación y rectificación discontinua. Este
es un tema ampliamente tratado en cualquiera de los libros recomendados en la
bibliografía, utiliza la presentación
con la información empleada en clase únicamente como referencia y para
orientarte sobre el nivel y extensión de contenidos exigidos. También está
disponible la presentación
de alternativas
de destilación y de destilación discontinua. Se adjunta un archivo con problemas
propuestos, en el primer párrafo hallarás recomendaciones sobre
bibliografía y ejemplos resueltos, que para este tema son especialmente
abundantes. Estas son algunas cuestiones
de examen relacionadas con este tema.
TEMA 4. Absorción y extracción en columnas de
platos.
Absorción en
torres de platos. Extracción líquido‑líquido y sólido‑líquido en contracorriente. Extracción con
reflujo. Extensión del método de McCabe ‑Thiele
a otras separaciones.
El tema 6 del King trata este tema desde la perspectiva generalizada
que se ha intentado transmitir en el aula. Una lectura de los primeros
apartados (pag 295—339 en la edición de 1980) resulta
sumamente aconsejable. En este documento
encontraréis problemas propuestos, indicaciones sobre problemas resueltos
de la bibliografía y las transparencias empleadas en clase para la absorción. .
También está disponible la presentación.
Puedes consultar la presentación
sobre extracción y las eficacias y
los problemas
propuestos. Como puedes comprobar el tema aparece a menudo en los
problemas y cuestiones
de exámenes de la asignatura.
TEMA 6. Separación de mezclas multicomponentes. Destilación: Especificación de variables de diseño y perfiles cualitativos de temperatura, flujo y composición. Métodos aproximados de cálculo en rectificación multicomponente. Aquí encontrareis la presentación de este tema y algunas cuestiones de examen. Podéis prepararlo siguiendo el capítulo 22 del Mc Cabe et al (6ª edición en castellano, 2002) que proporciona una introducción adecuada para el nivel requerido.
Objetivos:
§
Señalar, tomando como referencia la destilación ternaria, un posible
conjunto de variables de diseño que pueden especificarse, para poner de
manifiesto las dificultades de cálculo en destilación multicomponente.
§
Mostrar algunos ejemplos de los perfiles de temperatura, flujo y composición
a lo largo de una columna. Resaltar las diferencias con los perfiles en
destilación binaria.
§
Indicar la utilidad de los métodos aproximados de cálculo.
TEMA 7. Destilación modificada
Introducción a los métodos de destilación
modificada. Destilación extractiva. Destilación azeotrópica.
Procesos con cambios de presión. Se adjuntan los trabajos seleccionados para el
estudio de este tema. Destilación extractiva,
Destilación azeotrópica heterogénea, Destilación azeotrópica con disolvente, Destilación por arrastre de
vapor, Destilación con cambios de presión,
Destilación reactiva.
SEPARACIONES POR CONTACTO CONTINUO
TEMA 8. Operaciones de contacto continuo
diferencial
Absorción y
destilación en torres de relleno: unidades de transferencia. HETP. Equipo.
Estos documentos
contienen las transparencias y presentaciones empleadas en la exposición del
tema: torres de relleno,
absorción.
Los problemas
propuestos de este tema están junto a los del tema 9. Se incluye un ejemplo
completo del cálculo de las alturas de las unidades de transferencia de
materia.
TEMA 9. Operaciones de transferencia de materia y calor
Humidificación y deshumidificación. Torres de enfriamiento de agua. Equipo.
En estos ficheros
encontrareis el material utilizado en clase para contacto aire-agua.
Se adjunta un archivo con los conceptos sobre humedad
indispensables para el desarrollo de los temas 9 y 10. En los problemas
propuestos para los temas 8 y 9 encontrarás, además, referencias a problemas
resueltos en la bibliografía. Utiliza dichos capítulos como libros de consulta
para la teoría, especialmente el tema 19 del Mc Cabe
et al para el apartado de torres de enfriamiento, humidificación y deshumidificación. Estas son algunas cuestiones
de examen sobre operación en columna de relleno (temas 8 y 9). El problema
resuelto en clase, puedes encontrarlo en este fichero.
SEPARACIONES CONTROLADAS POR ASPECTOS CINÉTICOS
TEMA10. Secado de sólidos.
Mecanismos de secado.
Velocidad y tiempo de secado. Equipo. Podéis encontrar en este fichero, la presentación del
tema. Se incluyen también problemas
propuestos, su resolución
y cuestiones
de examen. El tema, con unos contenidos similares a los impartidos en clase, se
encuentra en Mc Cabe et al. Tema 24, como iniciación
se aconseja utilizar el Ocón Tojo, el Treybal permite
profundizar en algunos aspectos concretos.
TEMA11. Adsorción
e intercambio iónico.
Características de adsorbentes y resinas
cambiadoras. Etapas del proceso: Ecuaciones cinéticas. Operación en lecho fijo.
Métodos de regeneración. Equipo.
El material empleado en clase para el tema de
adsorción
se encuentra en este documento. Podéis encontrar una teoría bastante similar a
la explicada en clase en el Mc Cabe, en el que también
disponéis de problemas resueltos.
Objetivos:
§
Estudiar en un mismo tema la adsorción y el intercambio iónico en
lechos de relleno, resaltando su carácter cíclico y la necesidad de
regeneración.
§
Presentar los diferentes tipos de adsorbentes y resinas de intercambio
utilizados industrialmente, sus principales propiedades y aplicaciones.
§
Considerar las diversas etapas que debe seguir el soluto en estos
procesos.
§
Realizar un análisis de la operación en lecho fijo basado en datos
experimentales. Definir la zona de transferencia de materia y la longitud de
lecho no utilizado a partir de las curvas de ruptura. Aplicar estos conceptos
para el cambio de escala.
§
Describir el equipo básico tanto para operación en fase gas como en
fase líquida. Indicación de una serie de características y pautas de utilidad
de cara al diseño: Tipo, tamaño y forma del sólido, caídas de presión en el
lecho, direcciones de flujo, calefacción directa o indirecta en regeneración, etc.
TEMA 13. Procesos
de membrana.
Clasificación y fuerzas impulsoras. Tipos de
membranas y materiales. Módulos y configuraciones. Modelos de flujo.
Polarización. Ultrafiltración y ósmosis inversa: Ecuaciones para el flujo.
Se incluye la presentación
empleada.
Objetivos:
§
Clasificar estos procesos fundamentalmente en virtud de su fuerza
impulsora principal y establecer la ecuación general de flujo.
§
Diferenciar las membranas simétricas y asimétricas en cuanto a su
morfología básica y relacionar los materiales más usados.
§
Describir el funcionamiento de los módulos planos, de fibras huecas y
en espiral. Señalar las configuraciones básicas o acoplamientos de módulos.
§
Indicar la utilización de diferentes modelos de flujo (mezcla
completa, contracorriente, flujo cruzado) en los diversos módulos. Explicar
cualitativamente los efectos que tiene la geometría del flujo sobre la
separación.
§
Explicar el fenómeno de polarización de concentración o acumulación en
la superficie de especies retenidas por la membrana. Comentar sus efectos
negativos sobre la membrana y el flujo y las formas de evitar el problema.
§
Explicar los fundamentos de la ultrafiltración y la ósmosis inversa.
Para ambos procesos, indicar los materiales de las membranas, los módulos más
utilizados y las aplicaciones más significativas.