Principios básicos de las operaciones unitarias y equipos en procesos industriales

Evaporación 

    La evaporación es un proceso físico mediante el cual, una sustancia liquida pasa lenta y gradualmente al estado gaseoso. Este proceso tiene lugar en la superficie del líquido por la tensión superficial del mismo. 

   La evaporación ocurre de manera pausada y a cualquier temperatura, afectando solamente a la superficie de un líquido.

   Se trata de un proceso que utiliza la evaporación como método para separar las sustancias que componen una mezcla.

 Generalmente, esta mezcla está integrada por una sustancia sólida disuelta en una sustancia líquida. La exposición a una fuente de calor provoca la evaporación del líquido, dejando como residuo la sustancia sólida.

Concentración 

   La concentración es un proceso fundamental en la industria que implica aumentar la cantidad de soluto en una solución, mientras se reduce la cantidad de solvente o medio dispersante. Este proceso es esencial en diversas aplicaciones industriales, desde la producción de productos químicos hasta la elaboración de alimentos y bebidas.

Destilación 

   La destilación es un método para separar los componentes de una solución que depende de la distribución de estos entre la fase gaseosa y la liquida.

   Cada una de las fases se encuentran presentes ambos componentes ya que estos son apreciablemente volátiles.

   El método consiste en aplicar calor a la solución y producir una evaporación parcial, en la que la fase gaseosa está compuesta por una mayor cantidad del componente volátil.

Absorción 

  La absorción es una operación unitaria controlada por la transferencia de materia que consiste en eliminar un componente de interés presente en una corriente gaseosa mediante la utilización de un disolvente liquido que arrastra consigo dicho compuesto de interés.

  Este proceso suele llevarse a cabo en contracorriente, es decir, introduciendo la corriente gaseosa por la parte inferior del recipiente, que ascenderá por diferencia de presión, y la corriente de disolvente líquido por la parte superior, que caerá por gravedad.

Los mecanismos más utilizados para conseguir este fin son: 

      - Dividir el gas en pequeñas burbujas en una superficie líquida continua. 
      - Separar el líquido en películas que fluyan a través de una fase gaseosa continua. 

      - Convertir el líquido en gotas de pequeño tamaño que caigan a través de una fase gaseosa continua

Adsorción 

  Es un fenómeno superficial que se puede definir como el enriquecimiento de uno o más componentes en la región entre dos fases, conocida como interfase o capa interfacial, una de las fases es necesariamente un sólido, el adsorbente, y la fase móvil un fluido, que puede ser un gas o líquido.

Factores que influyen en la adsorción

- pH
- Temperatura
- Área superficial
- Tamaño del poro
- Naturaleza del absortato

Tipos de adsorbentes
- Carbón activo
- Material microcristalino que proviene de la descomposición térmica de madrea, cortezas vegetales, carbón, etc.
 - Gel de sílice
   Se fabrica tratando con ácido una solución de silicato de sodio y luego secándola. Se utiliza principalmente para deshidratar gases líquidos y fraccionar hidrocarburos.
 - Alúmina activada
   Para preparar este material se activa el óxido de aluminio hidratado calentándolo para extraer el agua. Se usa para secar gases y líquidos.

Cristalización

    La cristalización consiste en la formación de partículas sólidas cristalinas en una fase homogénea. La condición principal para que se realice la cristalización de una sustancia es que su solubilidad en un determinado disolvente varíe constantemente con la temperatura.

   Para cristalizar una sustancia partiendo de una disolución, ésta debe saturarse y después enfriarse.

La cristalización sigue tres finalidades principales:

- Obtener un producto puro a partir de una muestra de menor pureza

- Separación de una mezcla compleja

- Aislamiento de una sustancia contenida en una mezcla

Un disolvente adecuado para cristalización deberá llenar los siguientes requisitos:

      a) A temperatura elevada disuelva fácilmente al compuesto (soluto).

      b) A baja temperatura el soluto sea muy poco soluble.

      c) No reaccione con el soluto.

      d) Se evapore fácilmente.

      e) En frío, las impurezas sean más solubles que el soluto.

      f) No sea tóxico ni de alto costo