Tema 1 Introduccin a los Procesos de Separacin

Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental TEMA 1. INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS DE SEPARACIÓN EN INGENIERÍA AMBIENTAL 1. FENÓMENOS DE TRANSPORTE 2. CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES DE SEPARACIÓN 2. 1. Según las fases que intervienen 2. 2. Según el mecanismo controlante 2. 3. Según el objetivo 3. TIPOS DE FLUJO. EXPERIMENTO DE REYNOLDS 3. 1. Perfil de velocidades en los regímenes de circulación 4. MECANISMOS DE LOS FENÓMENOS DE TRANSPORTE 5. ECUACIONES CINÉTICAS EN EL TRANSPORTE MOLECULAR 5. 1 Transporte de cantidad de movimiento. Ley de Newton 5. 2 Transporte de energía. Ley de Fourier 5. 3 Transporte de materia. Ley de Fick 6. TRANSPORTE TURBULENTO. COEFICIENTES DE TRANSPORTE 6. 1 Coeficientes de transporte individual 6. 2 Coeficientes de transporte globales Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental

Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental 1. FENÓMENOS DE TRANSPORTE Las tres propiedades extensivas y fenómenos de transporte son: • Transporte de cantidad de movimiento ( N s) • Transmisión de energía ( J ) • Transferencia de materia ( kg ) Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental

Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental 2. CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES DE SEPARACIÓN 2. 1 Según las fases que intervienen Fase Operaciones básicas Gas-líquido Absorción Destilación/Rectificación Humidificación Evaporación Líquido-líquido Extracción Ósmosis/Ósmosis inversa Líquido-sólido Adsorción Intercambio iónico Lixiviación Cristalización Filtración Sedimentación Centrifugación Gas-sólido Adsorción Secado Liofilización Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental

Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental 2. CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES DE SEPARACIÓN 2. 2 Según el mecanismo controlante Mecanismo Operaciones básicas Transferencia de materia Destilación/Rectificación Absorción Adsorción Extracción Lixiviación Intercambio iónico Ósmosis/Ósmosis inversa Transmisión de calor Evaporación Transferencia simultánea de materia y calor Humidificación Secado Cristalización Liofilización Transporte de cantidad de movimiento Filtración Sedimentación Centrifugación Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental

Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental 2. CLASIFICACIÓN DE LAS OPERACIONES DE SEPARACIÓN 2. 3 Según el objetivo Objetivo Tipo de residuo Operación Separación de fases Suspensiones, lechadas Suspensiones coloidales Lodos Sedimentación, filtración, centrifugación Ultrafiltración Filtración, centrifugación Separación de metales y aniones solubles Disoluciones Intercambio iónico, ósmosis inversa Separación de compuestos orgánicos Disoluciones acuosas Adsorción, extracción, ultrafiltración Recuperación de disolventes Disoluciones Destilación, arrastre por vapor, evaporación, ósmosis inversa Eliminación de microorganismos patógenos Disoluciones acuosas, lodos Ultrafiltración Separación de contaminantes Corrientes gaseosas Adsorción, absorción gaslíquido Separación de partículas sólidas Corrientes gaseosas y efluentes líquidos Sedimentación, centrifugación, filtración Separación de partículas sólidas de pequeño tamaño Efluentes líquidos, disoluciones coloidales y salinas Microfiltración, ultrafiltración, ósmosis inversa Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental

Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental PRINCIPALES OPERACIONES DE SEPARACIÓN Operación Objetivo Ejemplo de aplicación Absorción Separación de uno o varios componentes de una mezcla gaseosa mediante su disolución selectiva en un líquido Absorción de amoniaco del aire en agua Adsorción Separación de uno o varios componentes de una mezcla líquida o gaseosa mediante un sólido adsorbente Adsorción de compuestos fenólicos en disolución acuosa con carbón activo Centrifugación Separación de sólidos o líquidos de emulsiones o suspensiones por actuación de la fuerza centrífuga Separación del agua mezclada con aceites vegetales en su proceso de extracción Destilación Separación de una mezcla líquida por vaporización parcial de la misma y condensación del vapor generado Obtención de etanol a partir de mezclas hidroalcohólicas Evaporación Separación de los componentes volátiles de una disolución en la que el soluto es no volátil por generación de su vapor mediante calefacción Concentración de zumos de frutas por eliminación de agua Extracción Separación de los componentes de una mezcla líquida mediante un disolvente inmiscible con ella. Extracción de aromáticos de los aceites lubricantes con furfural Filtración Separación de las partículas suspendidas en un fluido mediante su retención sobre un material poroso Tratamiento de aguas residuales mediante lechos de arena Rectificación Separación, a través de sucesivas vaporizaciones parciales, de uno o varios componentes de una mezcla fluida mediante calefacción o enfriamiento Separación del crudo petrolífero en fracciones de distinta volatilidad Secado Separación de un líquido que impregna un sólido, mediante su vaporización en un gas, normalmente aire Secado de materiales cerámicos porosos en corriente de aire caliente Sedimentación Separación de partículas sólidas o gotas de un fluido por acción de la gravedad Separación de lodos producidos en el tratamiento de aguas residuales Otras operaciones de separación Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental

FILTRACIÓN

SEDIMENTACIÓN CENTRÍFUGA CICLÓN

EVAPORACIÓN

EXTRACCIÓN

CENTRIFUGACIÓN

RECTIFICACIÓN

ABSORCIÓN DESORCIÓN

ADSORCIÓN

SECADO

HUMIDIFICACIÓN

INTERCAMBIO DE CALOR

ÓSMOSIS INVERSA

INTERCAMBIO IÓNICO

Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental 3. TIPOS DE FLUJO. EXPERIMENTO DE REYNOLDS Re < 2100 régimen laminar 2100 < Re < 4000 régimen de transición Re > 4000 régimen turbulento Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental

Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental 5. ECUACIONES CINÉTICAS EN EL TRANSPORTE MOLECULAR Propiedades de transporte: • Viscosidad: en el caso de transporte de cantidad de movimiento • Conductividad térmica o calorífica: en el caso de transporte de energía • Difusividad: en el caso de transporte de materia 5. 1. Transporte de cantidad de movimiento. Ley de Newton ( N/m 2 ) Ley de Newton Caudal Viscosidad cinemática Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental

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Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental 5. ECUACIONES CINÉTICAS EN EL TRANSPORTE MOLECULAR 5. 1. Transporte de energía. Ley de Fourier Caudal difusividad calorífica Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental

Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental 5. ECUACIONES CINÉTICAS EN EL TRANSPORTE MOLECULAR 5. 1. Transporte de materia. Ley de Fick Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental

Tema 1. Introducción a los Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental 6. TRANSPORTE TURBULENTO. COEFICIENTES DE TRANSPORTE 6. 1 Coeficientes de transporte individuales 6. 2 Coeficientes de transporte globales Procesos de Separación en Ingeniería Ambiental