Practica 1

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 
 
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS 
 
 
Laboratorio de Balance de Masa y energía 
 
“PRACTICA 1” 
 
Nombre del alumno: Badillo Zamorano Yared Viridiana 
 
Nombre de la profesora: SALAZAR HUERTA MERLYN ALEJANDRA 
 GARCIA VAZQUEZ MARIA DELIA 
 VELAZQUEZ CONTRERAS CLAUDIA 
 
 
 
 
 
 
 
Fecha: 10/03/2021 Grupo: 4AM2 
Introducción 
En los campos de la ingeniería y afines a los procesos químicos, el 
funcionamiento de la unidad representa un paso básico en un proceso. 
Es por ello que las operaciones unitarias implican un cambio físico o 
transformación química tal como la separación, cristalización, 
evaporación, filtración, polimerización, isomerización, y otras 
reacciones. Por ejemplo, en el procesamiento de la leche, 
homogeneización, pasteurización, refrigeración y envasado son cada 
uno operaciones unitarias que están conectados para crear el proceso 
global. Un proceso puede requerir muchas operaciones de la unidad 
para obtener el producto deseado a partir de los materiales de partida, 
o materias primas. 
 
Las operaciones de la unidad en la ingeniería química consisten de 
cinco clases: 
 
• Procesos de flujo de fluidos, incluyendo el transporte de fluidos, 
filtración, y fluidización de sólidos. 
• Los procesos de transferencia de calor, incluyendo la 
evaporación y el intercambio de calor. 
• Los procesos de transferencia de masa, incluyendo la absorción 
de gas, destilación, extracción, adsorción, y el secado. 
• Los procesos termodinámicos, incluyendo la licuefacción de gas 
y refrigeración. 
• Los procesos mecánicos, incluyendo el transporte de sólidos, 
trituración y pulverización, y de cribado y tamizado. 
 
Las operaciones de la unidad en la ingeniería química también caen 
en las siguientes categorías que implican elementos de más de una 
clase: 
 
• Combinación (mezcla) 
• La separación (destilación, cristalización) 
• La reacción (reacción química) 
 
Además, hay algunas operaciones unitarias donde se combinan 
incluso estas categorías, tales como destilación reactiva y reactores de 
tanque agitado. Un funcionamiento de la unidad "puro" es un proceso 
físico de transporte, mientras que un proceso de mezclado químico / 
físico requiere el modelado, tanto el transporte físico, tal como la 
difusión, y la reacción química. Esto es por lo general necesaria para 
el diseño de las reacciones catalíticas, y se considera una disciplina 
separada, denominada ingeniería de la reacción química. 
 
Las operaciones de la unidad en ingeniería química y el tratamiento de 
unidades en el mismo campo anteriormente mencionado, forman los 
principios fundamentales de todo tipo de industrias químicas y son la 
base de los diseños de plantas químicas, fábricas, y el equipo 
utilizado. 
 
En general, las operaciones unitarias son diseñadas por escribir los 
saldos de la cantidad transportada para cada componente elemental 
(que puede ser infinitesimal) en forma de ecuaciones y resolver las 
ecuaciones para los parámetros de diseño, a continuación, 
seleccionando una solución óptima de varias posibles y luego el 
diseño de los equipos físicos. Por ejemplo, la destilación en una 
columna de platos es analizada por escribir los balances de masa para 
cada plato, en el que el equilibrio vapor-líquido conocido y eficiencia, 
por goteo y goteo en si comprenden los flujos de masa totales, con un 
}-flujo para cada componente. La combinación de una pila de éstos da 
el sistema de ecuaciones para toda la columna. Hay una amplia gama 
de soluciones, debido a una relación de reflujo más alto permite un 
menor número de placas, y viceversa. El ingeniero debe entonces 
encontrar la solución óptima con respecto al volumen de retención 
aceptable, altura de la columna y el costo de la construcción. 
 
Operaciones unitarias: Las operaciones unitarias son cada uno de los 
cambios físicos que se producen en los procesos de la industria 
química. Surgen del estudio de distintos procesos químicos en los 
cuales aparentemente se realiza una operación distinta pero la base 
es la misma aplicados en la transformación de una materia prima 
hacia un producto terminado. 
Es un paso básico en un proceso. Implican un cambio físico 
o transformación química,como cristalización, evaporación,filtración, p
olimerización, isomerización y otrasreacciones. Por ejemplo, en el 
procesamiento de leche, la homogeneización, la pasteurización y el 
envasado son operaciones de cada unidad que están conectadas para 
crear el proceso general. Un proceso puede requerir muchas 
operaciones unitarias para obtener el producto deseado a partir de los 
materiales de partida o materias primas. 
Importancia de la identificación de operaciones unitarias en un proceso 
Es la parte visible de un proceso y es importante para identificar 
reacciones o errores dentro de un proceso en la transformación de una 
materia para obtener un producto de calidad y esperado 
Objetivo 
• Identificar los equipos que se utilizan en operaciones unitarias 
• Conocer los equipos que se encuentran dentro de los 
laboratorios de ENCB 
• Conocer las operaciones unitarias y su importancia 
 
Desarrollo 
LABORATORIO DE MECANICA DE FLUIDOS 
➢ Canal hidráulico: Mide la Terminación de un salto Para 
determinar la distancia en donde poner un cambio de dirección 
para generar un aumento de velocidad y altura Hidráulico con el 
fenómeno de transporte de cantidad de movimiento 
➢ Unidad de medición de fricción o de flujos: Como manejar el 
tamaño de una tubería para aumentar o disminuir la velocidad y 
como actúa frente a diferentes materiales u obstáculos, ver 
perdidas de calor 
➢ Filtro prensa: fenómeno de transporte cantidad de movimiento y 
transferencia de materia, Separa solidos de líquidos (pierde 
coloración) 
LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR 
➢ Intercambiadores de calor: transferencia por conducción (nivel 
molecular) o por convección (nivel macromolecular) 
➢ Intercambiador de tubos: Intercambio de entre un fluido frio y 
uno caliente para determinar la transferencia de calor por 
conducción al estar en contracto ambos fluidos 
➢ Equipo para determinar la transferencia de calor por convección: 
hay movimiento de macromoléculas al poderse visualizar el 
fluido que transfiere la energía 
➢ Intercambiador de placas: Por medio de placas se hacer una 
entrada y salida de fluido (se puede usar en una pasteurización) 
para pasar por distintas fases de entre precalentado, calentado, 
preenfriamiento y enfriamiento 
 
LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE MASA 
➢ Torre de enfriamiento: incorpora al sistema un fluido que viene 
de otro proceso esta conectado a una columna de destilación 
que se lleva a la torre de enfriamiento para condensar el fluido y 
reutilizarlo 
➢ Secador por aspersión: Separa una solución liquido-solido por 
medio de una temperatura que evapore el liquido y solo deje 
caer el solido que llega a un ciclón que separara los polvos finos 
de los polvos gruesos que nos interesan. 
➢ Secador de charolas: Se puede utilizar para secar hojas, frutas, 
lodos, (Fenómeno de transporte de cantidad de movimiento al 
hacer fluir una corriente de aire 
➢ Columna de absorción: para estudiar los procesos 
hidrodinámicos y de absorción en columnas de relleno. 
➢ Columna de destilación: (transferencia de calor y materia) 
Separación de fase liquida y fase vapor a partir de calentamiento 
por la diferencia de temperatura de ebullición 
LABORATORIO DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA 
➢ Mezcladora: para homogenizar ingredientes 
➢ Termobalanza: hasta 5 gr se puede programar la temperatura 
para que en cierto tiempo determinar la humedad 
➢ Reactor: se monitorea la agitación que se lleva en el reactor, 
concentraciones y temperaturas 
 
LABORATORIO DE FENOMENOSDE TRANSPORTE 
➢ Mesa de flujo laminar: como se modifica la trayectoria de un 
fluido al colocar obstáculos, aire u hoyos y así identificar si el 
fluido se mueve en laminas 
➢ Equipo de Reynolds: Para identificar los diferentes tipos de 
fluidos que podrían ser laminar, turbulento o de transición y ver 
que se puede identificar en cada tipo de fluidos 
➢ Difusión de gases: Se observa cómo es la difusión para saber 
como es la transferencia de materia a partir de una lente 
(menisco) para investigación básica 
LABORATORIO DE INGENIERIA 
➢ Secador de lecho fluidizado: Para secar semillas, piedras o 
algunas verduras/frutas, mueve el material para que el material 
entre en contacto con el aire y así la humedad se difunda y salga 
el aire húmedo 
➢ Evaporador: utiliza intercambiadores de calor introduciendo 
líquidos para su evaporación 
➢ Secador de tambor: es un tambor giratorio por el cual se hace 
pasar vapor para hacer el secado de pastas o de lodos 
➢ Estufa al vacío: similar a un secador de charolas, se seca a partir 
de una transferencia de calor se reducen presiones para 
aumentar la temperatura para evaporar líquidos presentes 
➢ Plantas piloto: Es una planta de procesos a pequeña escala 
 Tratamiento de efluentes: consiste en una serie de 
procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin 
eliminar los contaminantes presentes en el agua 
 Tratamiento del aire: convertidores analíticos para separar 
oxigeno de otras sustancias, sistemas biológicos en lo 
biofiltro el gas contaminado pasa por un reactor empacado 
de material húmedo en donde se ha desarrollado una 
película de microorganismos el contaminante es transferido 
desde el gas a esta biopelícula húmeda en donde es 
transformado eventualmente en CO2 y H2O, Tratamiento 
de la absorción y adsorción las moléculas son retenidas 
sobre la superficie del adsorbente por fuerzas débiles, se 
usa principalmente carbón activado , En la absorción el 
contaminante es transferido del gas a un liquido 
absorbente por un gradiente de concentración 
Dentro de tu área ¿qué equipos utilizaras o utilizas y en qué tipo de 
procesos? 
Filtro de prensa para el tratamiento de agua, torre de enfriamiento para 
la reutilización de materia, secador por aspersión para la identificación 
o separación de pequeños solidos en aguas a tratar, secador de 
charolas para secar lodos para su mejor manejo y estudio, 
termobalanza para determinar humedad, equipo de Reynolds para 
identificar que tipo de fluidos tengo en muestras o análisis, secador de 
tambor para secar lodos, tratamientos de efluentes para el tratado de 
aguas residuales y por ultimo tratamientos de del aire 
¿qué fenómenos de transporte se encuentran en esas operaciones 
unitarias? 
Fenómeno de transporte de cantidad de movimiento, conducción, 
convección, transferencia de calor, flujo de fluidos, transporte de 
materia y de difusión 
Conclusiones 
En total 23 equipos disponen los diferentes laboratorios de la Escuela 
Nacional de Ciencias Biológicas (ENCB), los cuales están disponibles 
con el propósito de ayudar a los Programas principalmente enfocados 
a estudio en asignaturas básicas de Ingeniería en sistemas 
ambientales e Ingeniería bioquímica. donde cada estudiante 
comprobará por medio de la experimentación lo que ven en la teoría. 
Los equipos sirven para profundizar estudios en procesos de; 
extracción de líquidos y destilación a pequeña escala, dinámica de 
fluidos, conducción y convección de calor, procesos biológicos, 
tratamientos fisicoquímicos, resinas de intercambio iónico a pequeña 
escala, entre otros. La importancia radica en permitir que los 
estudiantes tengan un manejo y acceso directo con los equipos a fin 
de consolidar el aprendizaje, además, son multifuncionales y permiten 
hacer prácticas de otras asignaturas y otros programas académicos. 
Estos equipos son únicamente para estudio básicos de ingeniería, a 
escala y no de procesos de operaciones unitarias a gran escala, 
además la planta, permite la investigación y ampliar la consolidación 
de los fines institucionales. 
Para esta practica en particular es muy importante el reconocer, 
conocer, saber cómo funcionan y el uso de los diferentes equipos con 
los que contamos para así poder llevar correctamente las practicas 
que se llevaran a lo largo del curso y de la carrera, que operaciones 
unitarias conllevan y saber que tanto podemos llegar a hacer dentro de 
nuestro aprendizaje y hasta una posible investigación. 
 
Bibliografía 
Foust, A. S., Wenzel, L. A., Clump, C. W., Maus, L., & Andersen, L. B. 
(1969). Principios de operaciones unitarias. Compañía Editorial 
Continental. 
Orozco, M.. (1998). Operaciones unitarias . Mexico : Limusa 
Geankoplis, C. J. (1982). Procesos de transporte y operaciones 
unitarias (No. 620 G4Y).