Operaciones y procesos unitarios en el laboratorio

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Operaciones y procesos unitarios en el laboratorio
1) INTRODUCCION 
En el ámbito de la ingeniería y ciencias las operaciones y procesos unitarios constituyen el núcleo 
fundamental de la transformación de materias primas en productos finales. Estos elementos se 
entrelazan en una danza coreografiada de procesos y operaciones, cada una aportando su 
contribución específica para llevar a cabo la producción de manera eficiente y con alta calidad. Estas 
actividades engloban así un conjunto más amplio y complejo que buscan lograr un objetivo particular. 
El entendimiento detallado de estas operaciones y procesos unitarios es esencial para optimizar la 
producción a nivel industrial o de laboratorio y garantizar productos finales que cumplan con los 
estándares de calidad y eficiencia. En este contexto, este trabajo de investigación se adentra en el 
estudio básico de operaciones y procesos unitarios. A lo largo de estas páginas, se explorarán los 
conceptos esenciales y algunos ejemplos de ellos elaborados en el laboratorio. Esta investigación no 
solo tiene el propósito de proporcionar un haz de luz en el conocimiento en esta área, sino también de
servir como guía para los siguientes trabajos prácticos. Adentrémonos juntos en el fascinante mundo 
de las operaciones y procesos unitarios.
1.1) JUSTIFICACIÓN 
Esta investigación es importante pues conocer los procesos y operaciones es necesario para poder 
trabajar en el laboratorio. Estas actividades son la base de los experimentos y manejarlos 
correctamente será fundamental para obtener los productos necesarios luego de cada trabajo. 
Conocer estos pasos será la fundamental para las siguientes prácticas en el laboratorio. 
1.2) OBJETIVOS 
Se busca proporcionar una definición clara y contextualizada sobre los procesos y operaciones 
unitarias. Se busca saber la diferencia entre ellos, básicamente clarificar la distinción entre 
operaciones unitarias, que son acciones individuales y discretas, y procesos unitarios, que engloban 
una secuencia de operaciones interconectadas. También se pretende ofrecer conclusiones que 
recapitule los puntos clave y destaque la importancia del conocimiento sobre operaciones y procesos 
unitarios.
1.3) HIPÓTESIS
Se hipotetiza si los experimentos brindados en clase serán importantes para los siguientes trabajos 
prácticos, si resultan fáciles de comprender y ejecutar. Se hipotetiza que las actividades en clase 
resolverán algunas similitudes y diferencias entre los procesos y operaciones unitarias.
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2) MARCO TEÓRICO
DEFINICIÓN Y CONTEXTO
Las operaciones y procesos unitarios son componentes esenciales en la industria y la ingeniería 
química. Representan etapas cruciales en la transformación de materias primas en productos finales, 
abarcando una amplia gama de actividades que van desde la manipulación física y química de 
materiales hasta la gestión de flujos y la optimización de procesos.
OPERACIONES UNITARIAS
Las operaciones unitarias se centran en transformaciones o cambios físicos y se llevan a cabo 
acciones específicas como la separación, mezcla, filtración, destilación, evaporación, etc. 
PROCESOS UNITARIOS
Los procesos unitarios son etapas individuales en una secuencia de reacciones químicas o 
transformaciones de sustancias a nivel molecular. Estas incluyen reacciones como combustión, 
fermentación, precipitación, oxidación, polimerización, etc.
El entendimiento profundo de las operaciones y procesos unitarios es esencial para la industria 
moderna. Su correcta implementación y gestión son factores determinantes para el éxito y la 
competitividad en un mercado globalizado y exigente. Este marco teórico proporciona una base sólida
para el estudio.
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3) MATERIALES Y MÉTODOS
Destilación de mezcla alcohol – agua: 
- Alcohol de 65º
- Agua destilada
- Equipo de destilación 
- Matraz Erlenmeyer 
Se hace calentar la mezcla de agua – alcohol hasta llegar al punto de ebullición del segundo. Se 
mantiene dicha temperatura para que los vapores de etanol se condensen y se trasvasen al matraz 
Erlenmeyer. 
Extracción de antocianinas del maíz morado:
- Equipo Soxhlet
- Maiz morado
- Agua destilada
Se obtiene la antocianina al colocar el soluto en el equipo Soxhlet. Mediante la evaporación de agua y
aumento de temperatura se obtiene el colorante deseado. 
Combustión de gas propano:
- Mechero Bunsen 
- Balón de Gas 
- Recipiente de porcelana
- Fósforos
Se abre la llave del gas, que ha sido conectado previamente al mechero Bunsen, luego se enciende 
un fósforo cerca del mechero para que haya combustión. Se experimenta con el regulador de aire 
para obtener combustiones completas e incompletas. Cuando la llama fue amarilla se colocó un 
recipiente de porcelana encima de la llama y así se pudo observar la formación de hollín, que es el 
carbono que se obtiene cuando hay combustión incompleta.
4) RESULTADOS
Destilación de una mezcla alcohol- agua:
Se obtuvo el alcohol de la mezcla en el matraz debido a la condensación que
provocó el refrigerante.
Extracción de antocianinas del maíz morado:
El resultado más evidente de la extracción es la obtención de un extracto líquido que
tiene un color morado intenso debido a la presencia de antocianinas.
Combustión del gas propano:
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Se pudo notar la diferencia en el color de las llamas del fuego: azul (combustión completa) y amarilla 
(combustión incompleta). Se obtuvo dióxido de carbono y agua. Se obtiene monóxido de carbono y 
agua, siguiendo la síguiente fórmula:
C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O CH4 + 2O2 → CO + 2H2O
5) CONCLUSIONES
Destilación de una mezcla alcohol- agua
Se concluye y experimenta en el laboratorio que el punto de ebullición del alcohol es menor al del 
agua. Esta operación unitaria se puede aplicar a sustancias cuyos componentes tienen diferentes 
puntos de ebullición.
Extracción de antocianinas del maíz morado
La extracción de antocianinas es un proceso importante en la industria de alimentos y suplementos 
debido a los beneficios potenciales para la salud y la demanda de colorantes naturales. Esto fue 
posible gracias al equipo Soxhlet, que nos permite obtener dichas antocianinas para otros usos.
Combustión del gas propano
La combustión del propano es una reacción exotérmica, lo que significa que libera una cantidad 
significativa de energía en forma de calor y luz. Esta es una de las razones por las que el propano se 
utiliza ampliamente como fuente de energía para calefacción, cocina y aplicaciones industriales. Se 
concluye experimentalmente que es necesario regular la cantidad de oxígeno que brindamos al gas 
para poder obtener una combustión completa o incompleta, según la necesidad que se tenga. 
6) RECOMENDACIONES
Se recomienda seguir investigando acerca de más procesos y operaciones para poder elaborarlos en 
el laboratorio. Algunas de estas actividades servirían para profundizar en el conocimiento y práctica 
del tópico principal de esta investigación. Se sugiere investigar no solo como se pueden hacer estos 
experimentos a nivel laboratorio, sino profundizar en como se realizan a nivel industrial, en las 
grandes empresas que obtienen una gran cantidad de productos en base a una serie de procesos y 
operaciones de materias primas.
7) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Hernández, Vilmer (2016) Extracción de Antocianina a partir de maiz morado (Zea mays 
L)para se utilizado como antioxidante y colorante en la industria alimentaria. Universidad 
Nacional Pedro Ruiz Gallo. 
- de Ingenierı́a Quı́mica, E. P. Operaciones Unitarias (Doctoral dissertation, Universidad 
Nacional Pedro Ruiz Gallo). 
- King, C. J. (2021). Procesos de separación. Reverte. 
- - Betzabe, B. P. N., & Pablo, U. P. P. Operaciones Unitarias-IN177-201601.
- Contenido del Curso III, O. P. E., & Líquido-Vapor, E. OPERACIONES UNITARIAS UNITARIAS
III Clase introductoria.
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8) ANEXOS 
 
 EQUIPO SOXHLET EQUIPO DE DESTILACIÓN
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 MECHERO DE BUNSENEQUIPO DE FILTRACIÓN
9) CUESTIONARIO PARA EL INFORME DE PRÁCTICA Nº 2
- ¿Cuál es el propósito de la Práctica 2? 
El propósito de la Práctica 2 es conocer diferentes procesos y operaciones unitarias que se 
realizan en el laboratorio. Estas actividades van a desarrollarse de manera continua por lo que
es importante conocer los fundamentos fisicoquímicos detrás de ellos y como nos pueden 
ayudar a realizar los experimentos correctamente. En esta práctica también se pudo seguir 
conociendo los instrumentos de laboratorio y sus usos específicos. Se trabajó con el equipo de
destilación, filtración, decantación, mechero Bunsen y equipo soxhlet. 
- ¿Cree usted que ha logrado esa competencia? 
Creemos que logramos aprender acerca de los distintos tópicos enseñados y demostrados. 
Pudimos completar el Reporte de Salida en su totalidad.
- ¿Cómo confirmaría usted que logró dicha competencia? 
Reproduciendo los experimentos enseñados por la docente y obteniendo los mismos 
resultados al final de la práctica. 
- ¿Cómo demuestra que el trabajo realizado por usted es confiable?
Por que se siguieron las pautas brindadas tanto por la guía de estudios como de la profesora a
cargo. Se respetaron los protocolos del laboratorio.
- ¿Cómo demuestra que usted trabajó de manera segura?
Porque se utilizamos la vestimenta adecuada como guardapolvos de laboratorio, zapatos 
cerrados, cabello recogido y pantalones largos. Además, no se manipularon elementos 
peligrosos. 
- ¿Cómo demuestra que cuidó el ambiente en el laboratorio? 
Se segregaron correctamente los materiales utilizados en los contenedores correspondientes, 
los elementos sólidos y líquidos. Se hizo un uso responsable del gas para la demostración de 
los tipos de combustión. 
- ¿Qué operaciones unitarias realizó usted en el laboratorio? 
Algunas de las operaciones unitarias que se realizaron fueron: destilación de agua con 
alcohol, extracción de antocianinas a partir de maíz morado (usando el equipo Soxhet), 
filtración de hidróxido férrico y decantación de agua con aceite.
- ¿Qué procesos unitarios realizó usted en el laboratorio?
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Se utilizó el mechero Bunsen para demostrar el proceso de combustión del gas. Se pudo notar
la diferencia entre combustión completa e incompleta, ya que esta última dejaba un rastro de 
carbono en forma de hollín en el envase de porcelana. 
- ¿Cuál es el fundamento de la separación de las sustancias?; en otras palabras, ¿A qué 
tipo de propiedad se recurre para asegurar la separación?
Se fundamenta básicamente en la diferencia entre sus propiedades fisicoquímicas. Por 
ejemplo, la densidad es una propiedad física que indica la relación masa/volumen de una 
sustancia. El aceite de cocina es más denso que el agua, por lo que forman una mezcla 
heterogénea que se puede separar mediante decantación. Existen más propiedades como 
tamaño de la partícula, punto de ebullición, punto de fusión, solubilidad, etc.
- ¿Cómo separaría una mezcla de: 
¿Azúcar con arroz?
Por tamizado, dado que el tamaño ambos sólidos son distintos, siendo los granos de arroz 
más grandes. 
¿Agua destilada mezclada con arena?
Por filtración. El elemento sólido (arena) quedaría retenido en el papel de filtro y el agua 
destilada pasaría a través de ella, siendo recolectada en un recipiente colocado debajo.
¿El alcohol del vino?
Por destilación. El etanol del vino tiene una temperatura de ebullición cercana a 80ºC, 
diferente a la del agua (100ºC). Se calienta la solución hasta llegar a 80ºC, que es cuando el 
etanol se va a evaporar, condensar y luego obtener en un recipiente aparte. 
¿El agua de la papa para obtener “papa seca”?
La técnica tradicional que se utiliza en cocina es pelar las papas y dejarlas deshidratar por 
algunos días bajo la luz del sol. En el laboratorio lo ideal sería utilizar hornos de secado, que 
permitirían liberar el agua de la papa casi en su totalidad. 
¿El colorante carmín de la cochinilla?
 Existen varias operaciones para obtener ese pigmento. Primero se debe deshidratar la 
cochinilla. Luego de estar completamente seca, hay que triturar con un mortero hasta obtener 
un polvo fino. Se agrega metanol al polvo y se deja por unos días hasta que los pigmentos se 
disuelvan en el alcohol. Se procede a filtrar la mezcla y separar los sólidos no deseados del 
líquido con los pigmentos. Luego, se destila el alcohol hasta que quede una sustancia pastosa.
Esta se purifica y se filtra para obtener los pigmentos, los cuales se deshidratan hasta formar 
el polvo característico.
¿El oxígeno disuelto en el agua natural?
Para separar el oxígeno del agua natural el método más adecuado sería la electrólisis del 
agua, para separar una molécula en sus dos componentes: oxígeno e hidrógeno. El oxígeno 
libera en el ánodo y el hidrógeno en el cátodo, luego se recoge el gas oxígeno.
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	Hernández, Vilmer (2016) Extracción de Antocianina a partir de maiz morado (Zea mays L)para se utilizado como antioxidante y colorante en la industria alimentaria. Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo.
	de Ingenierı́a Quı́mica, E. P. Operaciones Unitarias (Doctoral dissertation, Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo).
	King, C. J. (2021). Procesos de separación. Reverte.
	- Betzabe, B. P. N., & Pablo, U. P. P. Operaciones Unitarias-IN177-201601.
	Contenido del Curso III, O. P. E., & Líquido-Vapor, E. OPERACIONES UNITARIAS UNITARIAS III Clase introductoria.