[PDF] Termodinámica de Procesos y Operaciones Unitarias en Ingeniería

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1. Procesos termodinámicos e Ingeniería Química ....................

2. Los inicios de la termodinámica. El calor hace variar la temperatura y el gradiente de temperaturas hace

20 3. 21

4. Ley cero de la termodinámica .......................................

5. El calor como una sustancia llamada calórico. Cálculo del calor

6. El calor como movimiento ........................................

7. El trabajo como esfuerzo físico ................................

8. Cálculo del trabajo ................................................

9. La potencia ..........................................................

10. El calor se transforma en trabajo: el cilindro y el pistón ...

11. Trabajo para levantar un peso .....................................

.............34

12. 35

13. Trabajo de resorte .................................................

....................36

14. La 1a. Ley de la termodinámica. Los móviles perpetuos de 1a. especi

e ..........................................................37

15. De las máquinas a la termodinámica ...................................

16. La máquina de Carnot ........................................................................

17. La 2a. Ley de la termodinámica (desde la imposibilidad de los perpe

tuum mobile) .......................................47

18. La 3a. Ley de la termodinámica .......................................

19. La 2a. ley según Clausius ..............................................

20. Máquinas térmicas .....................................................

21. La energía, el equivalente calor-trabajo y el descubrimiento de la primera ley ...................

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22. 60

23. El calor se transforma en trabajo: los ciclos de potencia ....

24. La termodinámica se funde con la química ............................

25. Las ecuaciones fundamentales de la termodinámica ....................

26. Propiedades y procesos termodinámicos de los gases ideales ....

27. Termodinámica de las sustancias puras ................................

....84

28. Ecuaciones de estado tipo Van der Waals ...................................................................

......................................87

29. Propiedades dentro de la campana ........................................................................

30. La regla de fases de Gibbs ............................................

31. Propiedades y procesos termodinámicos de las sustancias puras .

32. 95

33. 96

34. 97

35. Relación entre Cp y Cv ................................................

36. Propiedades residuales o de exceso ................................

37. Energía interna ...........................................................

...............100

38. Entalpía ...............................................................

39. Entropía .............................................................

40. 104

41. 108

42. Cálculo de los parámetros durante los procesos termodinámico

s de las sustancias puras ...............................110

43. Procesos isocóricos ..............................................

44. Procesos isobáricos .............................................

45. Procesos isotérmicos ........................................................................

46. Procesos adiabáticos ...............................................

47. Termodinámica de las mezclas ..........................................

.......115

48. Termodinámica de las reacciones químicas ........................................................................

..............................118

SEGUNDA PARTE. Introducción a la Ingeniería Química ........................................................................

................123 Los procesos industriales y la Ingeniería Química ................ 123

I. Sistemas termodinámicos ........................................................................

I.1. Balances usando el principio de conservación de la masa ........................................................................

134

I.2. Balances usando el principio de conservación de la energía .......................................................................

136

I.3. Balances usando el principio de incremento de entropía ........................................................................

140

I.4. Balances usando el principio de destrucción de la exergía ........................................................................

142

PRÓLOÓGIR

II. Las operaciones unitarias como casos particulares de sistemas abiertos ...........................................................149

II.1. Balances en tuberías ............................................ 149
II.2. Balances en difusores .......................................... 150
II.3. Balances en toberas ............................................ 152
II.4. Balances en válvulas ............................................. 152
II.5. Balances en bombas ........................................................................ 154
II.6. Balances en compresores ...................................... 154
II.7. Balances en turbinas ............................................ 156
II.8. Balances en intercambiadores de calor ....................... 157

II.9. Balances en mezcladores ........................................................................

159

III. Los procesos en Ingeniería Química ........................................................................

III.1. De las materias primas a los productos ........................................................................

162
III.2. Recursos, reservas y TRE .................................................................... 162

III.3. Los procesos de transformación como operaciones unitarias secuenciadas ............................................

163

III.4. Todas las plantas de procesos requieren servicios ........................................................................

164
III.4.1. Electricidad. Ciclos de potencia termodinámicos ......... 164

III.4.2. Agua de enfriamiento. Torres ...............................................................

166
III.4.3. Vapor. Calderas ............................................................ 166
III.4.4. Aire. Compresores ................................................. 167

IV. Procesos de transformación en la industria química ........................................................................

.................168 IV.1. Gas natural ....................................................... 170
IV.2. Formalina ........................................................ 173
IV.3. Petróleo ......................................................... 175
IV.4. Hidróxido de sodio ........................................................................ 178
IV.5. Magnesio .......................................................... 182
IV.6. Ácido fosfórico ........................................................................ 184
IV.7. Amoníaco ............................................................. 187
IV.8. Hidrógeno ........................................................................ 189
IV.9. Ácido sulfúrico ........................................................................ 192
IV.10. Ácido nítrico ........................................................................ 195

V. La simulación en la Ingeniería Química ........................................................................

....................................197 V.1. Introducción a los simuladores de procesos químicos ...... 198
V.2. Ejemplos de uso de un simulador de procesos químicos ...... 201
201

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M 203

V.2.3. Simulación del proceso de unión de corrientes en un mezclador de corrientes ............................

205
una válvula ........................................................................ 208
210
212
215
217
BIBLIOGRAFÍA ....................................................................... SEMBLANZAS DE LOS AUTORES .......................................................................

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Este texto se encuentra dividido en dos partes, ambas con una introducción que enfatiza el saber por qué y el saber

cómo de la .13.537ProcePs5tr fundamentada en gran parte en las ideas, conceptos y leyes termodinámicas. Se pretende

vincular desde un principio los conceptos termodinámicos con la práctica de la .13.537Pro cePs5tr mediante la

introducción del concepto de m5di3sr en forma de ná37rt5I.og.5ir75r y cómo un conjunto de ná37rt5í.3dog.5ir75rd

son capaces de encadenarse para conformar a7ít3díd que transforman Qri375rdoa75srd en a7íuetiíd. Este énfasis se

encuentra al inicio de cada una de las dos partes en los que se divide el texto. Es una propuesta didáctica que se intenta

desarrollar a lo largo de todo el documento y tiene la intención de vincular las leyes termodinámicas a su aplicación que

Aquí como en el caso de todo el texto la guía deloa7í23dí7 es imprescindible. La primera parte desarrolla los conceptos y

principios termodinámicos desde una perspectiva histórica pero contemplada en su comprensión y simbología moderna.

Las cuatro leyes de la L37síu5.ls5tr son enumeradas en sentido contrario a la época en que fueron descubiertas y da

una idea de lo complejo que ha sido alcanzar su actual estado de desarrollo. Así por ejemplo la E3hov37í descubierta

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