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Universidad Tecnológica NacionalUniversidad Tecnológica NacionalFacultad Regional DeltaFacultad Regional Delta

Departamento de Ingeniería QuímicaDepartamento de Ingeniería Química

Asignatura:Asignatura:INTEGRACION IIINTEGRACION II

“Variables de Proceso”“Variables de Proceso”

Cátedra:Cátedra:Prof. Interino:Prof. Interino: Ing. Fernando Pablo Ing. Fernando Pablo VisintinVisintin

AuxiliarAuxiliar : Ing. : Ing. DamianDamian AyrAyr VerganiVergani

¿Qué es un PROCESO?¿Qué es un PROCESO?

Es una “Es una “sucesión ordenada de operaciones físicas y químicas que sucesión ordenada de operaciones físicas y químicas que se aplican a las materias primas para transformarlas en se aplican a las materias primas para transformarlas en

productos de interés a escala industrialproductos de interés a escala industrial””

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¿Cómo se representa? FLOWSHEETS¿Cómo se representa? FLOWSHEETS

Características de los Características de los FlowFlow--sheetssheets

�� Documento de referencia para la descripción del procesoDocumento de referencia para la descripción del proceso�� Contiene todos los equipos principalesContiene todos los equipos principales

�� No suele incluir circuitos de servicios auxiliaresNo suele incluir circuitos de servicios auxiliares�� No suele incluir instrumentación ni lazos de controlNo suele incluir instrumentación ni lazos de control�� Los símbolos recuerdan la forma del equipoLos símbolos recuerdan la forma del equipo

�� No existe simbología normalizada fuera de cada empresaNo existe simbología normalizada fuera de cada empresa�� Suelen incluir tabla de corrientesSuelen incluir tabla de corrientes

�� Pueden aparecer tablas para los servicios auxiliares y con las Pueden aparecer tablas para los servicios auxiliares y con las características de cada equipocaracterísticas de cada equipo

�� Utilizan nomenclatura precisa (no estandarizada) para los Utilizan nomenclatura precisa (no estandarizada) para los equipos principalesequipos principales

�� Suelen incluir banderas para la identificación de las corrientesSuelen incluir banderas para la identificación de las corrientes�� Suelen incluir banderas con valores de algunas de las Suelen incluir banderas con valores de algunas de las

variables de procesovariables de procesomás importantesmás importantes

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Construcción con Microsoft VISIO®Construcción con Microsoft VISIO®

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Representación simplificadaRepresentación simplificada: : Diagrama de BloquesDiagrama de Bloques

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¿Cuáles son sus VARIABLES?¿Cuáles son sus VARIABLES?

VARIABLES INTENSIVAS:VARIABLES INTENSIVAS:

�� TEMPERATURATEMPERATURA

�� PRESIONPRESION

�� VARIABLES DE COMPOSICIONVARIABLES DE COMPOSICION

VARIABLES EXTENSIVAS:VARIABLES EXTENSIVAS:CAUDALESCAUDALES

�� CAUDAL MASICOCAUDAL MASICO

�� CAUDAL MOLARCAUDAL MOLAR

�� CAUDAL VOLUMETRICOCAUDAL VOLUMETRICO

Ley de Gay Ley de Gay LussacLussac y Charlesy Charles

A volumen constante, la A volumen constante, la presión de un gas es presión de un gas es

directamente directamente proporcional a su proporcional a su

temperatura temperatura ABSOLUTAABSOLUTA

TkP .2=

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Escalas de temperaturaEscalas de temperatura

32)(.8,1)( +°=° CtFt

��Escalas Escalas ABSOLUTAS:ABSOLUTAS:

““ KK ” y “” y “ RR””��Escalas RELATIVAS:Escalas RELATIVAS:

““ °°CC” y “” y “ °°FF””

15,273)()( +°= CtKT

67,459)()( +°= FtRT

¿Temperatura o variación de temperatura?¿Temperatura o variación de temperatura?

32.8,1 )()( += °° CF tt

15,273)()( += °CK tT

67,459)()( += °FR tT

)()( .8,1 CF tt °° ∆=∆

)()( CK tT °∆=∆

)()( FR tT °∆=∆

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¿Cómo se mide la temperatura?¿Cómo se mide la temperatura?

No se puede medir en forma directa, sino a través de No se puede medir en forma directa, sino a través de alguna propiedad relacionadaalguna propiedad relacionada

�� Termómetro:Termómetro:Se mide la expansión térmica de un líquidoSe mide la expansión térmica de un líquido

�� Termopar:Termopar:Se mide la diferencia de potencial eléctrico en la Se mide la diferencia de potencial eléctrico en la

unión de dos metales distintosunión de dos metales distintos�� Pirómetro:Pirómetro:

Se mide el espectro de radiación emitida por el Se mide el espectro de radiación emitida por el cuerpocuerpo

¿Que es la PRESION?¿Que es la PRESION?

Dada una superficie es la razón entre la Dada una superficie es la razón entre la fuerzafuerzaejercida perpendicularmente por un fluido y el ejercida perpendicularmente por un fluido y el

áreaáreade la misma.de la misma.

Si el la presión no es uniforme se define la presión Si el la presión no es uniforme se define la presión local (o puntual) como:local (o puntual) como:

A

FP =

dA

dF

A

FP

A

==→

lim0

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La presión ATMOSFÉRICALa presión ATMOSFÉRICA

La atmósfera ejerce La atmósfera ejerce presión sobre la presión sobre la

superficie terrestre.superficie terrestre.La misma se puede La misma se puede

medir con un medir con un BARÓMETROBARÓMETRO

TorricelliTorricelli descubrió que la altura de mercurio descubrió que la altura de mercurio que “equilibra” la presión atmosférica era:que “equilibra” la presión atmosférica era:

760 mm760 mm

Unidades de presiónUnidades de presión

La presión atmosférica promedio a nivel del mar se define como:La presión atmosférica promedio a nivel del mar se define como:“1 atm”“1 atm”

��Unidades de presión propiamente dichasUnidades de presión propiamente dichas1 atm = 101,325 1 atm = 101,325 kPakPa = 1013,25 = 1013,25 hPahPa1 atm = 1013,25 mbar = 1,01025 bar1 atm = 1013,25 mbar = 1,01025 bar1 atm = 1,033 kg1 atm = 1,033 kgff/cm/cm22 = 14,7 lb= 14,7 lbff/in/in22

��Unidades de presión expresadas como Unidades de presión expresadas como altura equivalentealtura equivalente1 atm = 760 1 atm = 760 mmHgmmHg1 atm = 76 1 atm = 76 cmHgcmHg1 atm = 29,9 1 atm = 29,9 inHginHg1 atm = 407 inH1 atm = 407 inH22OO

1 atm = 1033 cmH1 atm = 1033 cmH22OO

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Presión absoluta y manométricaPresión absoluta y manométrica

atmman PPP −=

Distribución de presiones en un fluido en reposoDistribución de presiones en un fluido en reposo

gdz

dP ρ=

zzIntegrando esta ecuación Integrando esta ecuación

se obtiene…se obtiene…

gzPPz ρ+°=)(

Si PSi P°° = P= Patmatm……

gzPman ρ=

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Principio de PascalPrincipio de Pascal

Si la presión depende solo Si la presión depende solo de la profundidad…de la profundidad…

“En un fluido en reposo “En un fluido en reposo la presión al mismo nivel la presión al mismo nivel es la misma ya que los es la misma ya que los

fluidos transmiten fluidos transmiten presiones con igual presiones con igual

intensidad en todas las intensidad en todas las direcciones”direcciones”

Empuje AscensionalEmpuje Ascensional

Para un cuerpo sumergido la Para un cuerpo sumergido la distribución de presiones origina distribución de presiones origina

una fuerza hacia arriba una fuerza hacia arriba denominada “empuje”.denominada “empuje”.

Principio de Arquímedes:Principio de Arquímedes:“El empuje es igual al peso “El empuje es igual al peso del fluido desalojado por el del fluido desalojado por el

cuerpo”cuerpo”

VgP Sρ= VgE ρ=

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Ecuación manométrica generalEcuación manométrica general

Aplicando el principio de Pascal…Aplicando el principio de Pascal… ba PP =

ghgdPgdP fρρρ ++=+ 222111

Manómetro de extremo abiertoManómetro de extremo abierto

Aplicando el principio de Aplicando el principio de Pascal…Pascal…

21 PP =

ghPP fatmgas ρ+=

ρρff es la densidad del es la densidad del ““ fluido manométricofluido manométrico”” ghP fman ρ=

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Manómetros de extremo cerradoManómetros de extremo cerrado

“Manómetro de extremo sellado”“Manómetro de extremo sellado”

Manómetros de extremo cerradoManómetros de extremo cerrado

“Manómetro diferencial”“Manómetro diferencial”Se utiliza para medir caudalesSe utiliza para medir caudales

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Otros medidores de presión…Otros medidores de presión…Tubo BOURDONTubo BOURDON

“la deflexión del tubo es proporcional a la presión “la deflexión del tubo es proporcional a la presión en su interior”en su interior”

Variables de COMPOSICIONVariables de COMPOSICION

�� Fracciones MASICAS: “Fracciones MASICAS: “xx””

�� Fracciones MOLARESFracciones MOLARESEn sistemas homogéneos “En sistemas homogéneos “yy””

En fase liquida “En fase liquida “xx” y en fase vapor “” y en fase vapor “yy””

�� Fracciones VOLUMETRICAS: “Fracciones VOLUMETRICAS: “zz””

La La masa molar mediamasa molar mediay la y la densidad idealdensidad idealde una mezcla de una mezcla homogénea se hallan como:homogénea se hallan como:

∑=i

iiMyM ∑=i i

iz

ρρ1∑=

i i

i

M

x

M

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CAUDALESCAUDALES

�� Caudal MASICO (kg/s)Caudal MASICO (kg/s)

�� Caudal MOLAR (mol/s)Caudal MOLAR (mol/s)

�� Caudal VOLUMETRICO (mCaudal VOLUMETRICO (m33/s)/s)

Las relaciones entre estos caudales están dadas por:Las relaciones entre estos caudales están dadas por:

m

nM

&

&=

V

m&

&=ρ

V

nM

&

&=.ρ