Materia	Carrera	Plan	Año	Periodo
OPERACIONES UNITARIAS	LIC. EN QUIMICA	3/11	2011	2° cuatrimestre

Docente	Función	Cargo	Dedicación
ACOSTA, ADOLFO ORLANDO	Prof. Responsable	P.Adj Exc	40 Hs
MARCHESE, JOSE	Prof. Colaborador	P.Tit. Exc	40 Hs
OCHOA, NELIO ARIEL	Prof. Colaborador	P.Adj Exc	40 Hs
MORALES, MARIA ROXANA	Responsable de Práctico	JTP Simp	10 Hs

Los procesos químicos conducidos en cualquier escala, consisten de una secuencia ordenadas de pasos o estadios que pueden estudiarse individualmente llamados Operaciones Unitarias o Básicas. Dentro de la extensa variedad de Operaciones Unitarias,en este curso se estudiaran aquellas relacionadas con el problema de modificar la composición de soluciones y mezclas, conocidas como operaciones de transferencia de masa, para ello se utilizaran herramientas matemáticas y conocimientos adquiridos de fenómenos de transporte.

Impartir conocimientos básicos de algunas operaciones unitarias que son de interés en la práctica industrial: Absorción, Destilación, Extracción, Lixiviación y Operaciones con Transporte de Materia en Fases Separadas por Membranas.
-Aplicar los conociemtos de fenómenos de transporte a los procesos de involucrados en las operaciones unitarias.

Tema 1: Operaciones con transporte de materia en la interfase gas-líquido.
Absorción: Solubilidad de Gases en Líquidos en el Equilibrio: Sistemas de dos componentes. Sistemas multicomponentes. Soluciones ideales y no ideales. Elección del disolvente para la absorción. Transferencia de un Componente. Balance de Materia: Flujo a Contracorriente. Relación mínima líquido-gas. Flujo en corriente paralela. Operación a Contracorriente en Varias Etapas: Mezclas diluidas de gases. Factor de absorción. Platos reales y eficiencia de plato. Equipos de Contacto Continuo: Altura equivalente de plato teórico. Número de unidad transferida. Altura de unidad transferida. Número y altura de unidad transferida para soluciones diluidas. Métodos gráficos para el cálculo del número de unidades de transferencia y altura de unidad de transferencia.
Destilación: Introducción. Equilibrio Líquido-Vapor: Diagrama de fases presión-temperatura-concentración. Equilibrio a presión constante. Equilibrio a temperatura constante. Soluciones ideales. Desviaciones del comportamiento ideal. Principios de diseño de columna. Método de McCabe-Thiele: Balance para un plato. Etapas de equilibrio. Determinación de platos mínimos y reflujo mínimo.

-Tema 2: Operaciones con transporte de materia en la interfase líquido-líquido
Extracción: Introducción. Condiciones de Equilibrio Líquido-Líquido: Coordenadas triangulares equiláteras. Distintos sistemas líquido-líquido. Elección del disolvente. Diferentes Equipos y Diagramas de Flujo: Contacto etapa por etapa y en varias etapas a corriente cruzada. Procesos multietapa a contracorriente.

-Tema 3: Operaciones con transporte de materia en la interfase sólido-líquido
Lixiviación: Introducción: Equilibrio sólido-líquido.Factores que influyen en la extracción Preparación del sólido. Temperatura de lixiviación. Lixiviación en una etapa. Lixiviación en varias etapas: a corriente cruzada y a contracorriente: Balances, calculos y uso de diagramas de equilibrio.Equipos mas importantes de extracción sólido-líquido. Lixiviación de semillas vegetales.Nociones de extracción supercritica

-Tema 4: Operaciones con transporte de materia en fases separadas por membranas
Introducción. Estructuras de la membranas poliméricas e inorgánicas. Módulos de membranas industriales.Clasificación de los procesos separativos por membranas.Procesos impulsados por potencial eléctrico: Electrodiálisis (ED).Procesos impulsados por presión: Microfiltración (MF) y Ultrafiltración(UF):Sistemas de flujo de alimentación. Interpretación del flujo de permeado. Concepto de los coeficientes de tamizado y rechazo de la membrana. Osmosis inversa (OI). Aplicaciones de la MF,UF y OI.

TRABAJOS PRACTICOS DE AULA:
Problemas relacionados con las distintas operaciones unitarias estudiadas:Cálculo del número etapas transferidas y altura de unidades transferidas. Eficiencia de separación. Balances de masa.

TRABAJOS PRACTICOS DE LABORATORIO:
1. Determinación del Coeficiente de Transferencia de Materia para la Absorción Física en columna de esferas.
2. Lixiviación: Obtención de pigmentos naturales y azúcares a partir de remolacha (Beta Vulgaris)

SEGURIDAD E HIGIENE EN EL LABORATORIO

1) Recomendaciones generales de orden personal

- Trabaje en el laboratorio con al menos otra persona que tenga conocimiento de ello.
-Use propipetas o pipetas automáticas para pipetear solventes orgánicos, soluciones tóxicas o ácidos o bases fuertes.
-Emplee guantes y/o gafas para manipular sustancias peligrosas, inflamables o explosivas y hágalo bajo campana.
- No lleve sus manos sin lavar a la boca u ojos si ha usado productos químicos.
- No ingiera alimentos o bebidas en el laboratorio.
2) Recomendaciones generales con respecto al laboratorio

- Mantenga las mesadas limpias y libres de materiales extraños al trabajo.
- Rotule inmediatamente cualquier reactivo, solución o muestra para el análisis.
-Todas las botellas y recipientes deben estar identificados de la siguiente forma: nombre, concentración, fecha de preparación y responsable. Cuando se tenga duda sobre un reactivo éste se descartará.
-Mantener limpia la campana de extracción, no usarla como lugar de almacenamiento.
- Limpiar inmediatamente cualquier derrame de productos o reactivos. Protéjase si es necesario para realizar la tarea.
- En caso de derrames de productos inflamables, tóxicos o corrosivos siga los siguientes pasos: interrumpa el trabajo, advierta a las personas próximas sobre lo ocurrido, realice o solicite ayuda para una limpieza inmediata.
- Cuando se utilicen solventes inflamables, asegurarse que no haya fuentes de calor cercanas.
3) Operaciones rutinarias en el Laboratorio

a- Trabajo con material de vidrio:
Cuando se insertan partes de vidrio en tubos de goma o tapones se las debe lubricar con agua, glicerina o detergente y deben protegerse las manos con guantes o una tela doblada. Mantener el tapón entre el pulgar y el índice, nunca en la palma de la mano.
b- Encendido de fuego:
Antes de encender una llama asegúrese que lo hace en un lugar permitido donde no haya material inflamable a su alrededor. Pruebe con solución de detergente la tubería, robinete y mechero para evitar pérdida de gas. Encienda el mechero al principio con la menor apertura posible del robinete. No abandone el laboratorio sin haber apagado los mecheros.
c- Trabajo con ácidos y bases fuertes:
Abrir las botellas despacio y bajo campana. Antes de tocar una botella verificar que no esté húmeda. No la tome del cuello ni del tapón. Si está contenida en un recipiente, verifique el estado del mismo y tómelo sosteniéndolo por la base. Trabaje siempre con guantes. Nunca intente verificar el contenido de una botella o recipiente por su olor. Pipetear con propipeta. No apoyar la pipeta usada sobre la mesada, colocarla sobre un vidrio de reloj. Las propipetas se deben guardar con la ampolla llena de aire (sin aplastar) porque se deforman y pierden su función.
Para diluir ácidos concentrados: Agregar el ácido sobre el agua de a poco y agitando y no a la inversa para evitar proyecciones del ácido en todas direcciones. Use envases plásticos para guardar ácido fluorhídrico porque ataca al vidrio. El hidróxido de sodio también se guarda en recipientes plasticos.
En todos los casos, tapar con firmeza las botellas de manera de evitar pérdida de concentración por volatilización (HCl, HNO3), dilución (higroscopicidad del H2SO4) o carbonatación del NaOH.

5) Procedimiento en caso de incendio
Si se produce un incendio se debe primero informar a los demás y pedir ayuda. Si el incendio es pequeño puede intentar apagarlo o circunscribirlo cortando el gas y atacando el incendio con arena, extintor o agua. Con los equipos eléctricos no se puede usar agua. El chorro del extintor se debe dirigir a la base de la llama. Si corre el riesgo de verse atrapado o alcanzado por las llamas o una explosión o sofocarse por el humo abandone el lugar (su vida es más valiosa que cualquier equipo). Retírese del lugar en orden, sin pánico. Si hay humo, arrójese al suelo. El humo va hacia arriba. Si debe pasar por zonas de intenso calor, cúbrase la cabeza con una tela preferentemente mojada. Si se estaba trabajando con materiales peligrosos (tóxicos o corrosivos), antes de alejarse del lugar del incendio informe de esta circunstancia a los que vayan a combatir el incendio. Se debe conocer antes que nada dónde están ubicados en el Laboratorio, los elementos de lucha contra incendios, las llaves de gas, electricidad, el teléfono y los números de emergencia .

PRIMEROS AUXILIOS
1) Acidos corrosivos: Sulfúrico, clorhídrico, nítrico, fluorhídrico, etc.
Ingesta: Se administrará rápidamente líquidos acuosos adicionados con agentes alcalinos débiles como:
• Mg(OH)2 al 8 %
• Gel de Al(OH)3
• Cal apagada (Ca(OH)2) en forma de solución azucarada.
NO usar bicarbonato de sodio pues da origen a desprendimiento de gas carbónico, lo cual puede provocar perforación en las paredes digestivas ya fuertemente traumatizadas.
Lesiones externas:
En piel: lavar la región atacada con abundante agua y aplicar compresas embebidas en los neutralizantes alcalinos antes indicados
En boca: enjuagar con una solución de bicarbonato de sodio.
En ojos: colocar solución de bicarbonato de sodio al 22,5 % o isotónica con las lágrimas.
Derrames: NO utilizar agua. Utilizar arena, bicarbonato de sodio o mezcla de ambos protegiendo las manos con guantes de goma.
2) Alcalis cáusticos: Hidróxido de sodio o calcio, amoníaco, carbonato de sodio o potasio, etc. Las lesiones son mas peligrosos que los ácidos porque actuan a mayor profundidad en los tejidos (saponificación de triglicéridos).
Ingesta: Se puede suministrar abundante agua fría para diluir el álcali y luego soluciones acuosas de ácidos débiles.
• Vinagre al 1 %
• Ácido acético al 1 %o.
• Jugo de limón (ácido cítrico).
Lesiones Externas:
En piel: lavar la región atacada con abundante agua y aplicar compresas embebidas en los neutralizantes antes indicados.
En boca: enjuagar con agua y luego con alguna de las soluciones antes indicadas.
Derrames: Si el álcali es líquido y en poca cantidad, se puede lavar con abundante agua y drenar a la rejilla o pileta. Si es sólido, juntar con pala de plástico y verter poco a poco en la pileta, haciendo correr abundante agua. Siempre protéjase las manos con guantes de goma.
3) Metales pesados: Por ejemplo Cd, Zn, Pb, Be, Cr, Hg.
Toxicidad: En general los metales pesados y sus sales son tóxicos o cancerígenos si se ingieren en cantidades apreciables o se inhalan en forma permanente. El contacto con la piel puede producir irritación.
Lesiones: El material que entra en contacto con la piel debe ser lavado enseguida con abundante agua, al igual si se salpican los ojos.

Procedimiento Básico para Utilizar un Extintor Portátil
1.- Asegúrese que el extintor se encuentra en buenas condiciones, el precinto no está roto y la presión es la apropiada. Para los extintores de CO2, el peso es un indicador de que el mismo está lleno.
2.- Rompa el precinto y quite el anillo de seguridad. Si el extintor es de presión indirecta, percuta el cilindro de gas, empujando la palanca hacia abajo.
3.- Realice una pequeña descarga del extintor frente a Ud., a fin de verificar si no tiene problemas
4.- Dirija la boquilla del extintor hacia la base de la llama, y con el viento a su favor, dispare repetidas veces y de forma que cubra la mayor área del incendio, hasta que controle el mismo.
5.- Luego de terminar y verificar que no existen mas focos, ventile el área y recargue los extintores utilizados.
6.- Recuerde que el uso de extintores portátiles es sólo para principios de incendio.
Nota: Se entregará a los alumnos una guia sobre "SEGURIDAD E HIGIENE EN EL LABORATORIO"

3. Transferencia de Masa con Reacción Química. Interfase líquido-membrana líquida.

La asignatura prevee un regimen para alumnos regulares y no contempla un regimen promocional

REGIMEN PARA ALUMNOS REGULARES

1. INSCRIPCION: Podrán inscribirse y cursar como regulares aquellos alumnos que hayan cursado la asignatura Fenómenos de Transporte.
2. TRABAJOS PRACTICOS:La asistencia a los trabajos prácticos es obligatoria. El alumno deberá aprobar en primera instancia el 80% de los trabajos prácticos, debiendo tener al finalizar el curso el 100% de los mismos aprobados.
3. EVALUACIONES PARCIALES Y RECUPERACIONES: Se realizarán (2) Examinaciones parciales escritas sobre problemas de aula y trabajos prácticos de laboratorio. El alumno tendrá derecho a una(1) recuperacion por cada parcial y tendrá derecho a una segunda cuando solo tenga aprobado 1(una) de las examinaciones parciales [OCS Nº 13 art.24 inc(b)]. El alumno que trabaja y la alumna que es madre de un hijo menor de 6 años, tendrán derecho a una recuperación mas sobre el total de la Evaluaciones Parciales establecida.
4. EXAMEN FINAL: Podrán rendir el exámen final de la asignatura los alumnos que hayan cursado la presente asignatura y además hayan aprobado el examen final de la asignatura Fenómenos de Transporte.

[1] ] - Treybal R.E., Operaciones de transferencia de masa, Ed. Mc.Graw Hill. Ed., 1980.
[2] [2] - Geankoplis, C.J., Transport Processes and Unit Operations. 3°Ed. Prentice-Hall, Inc.,1993
[3] [3] - Gaskell D., An Introduction to transport phenomena in Materials engineering, Ed. Macmillan, 1992.
[4] [4] - Foust A.S., Wenzal L.A., Clump C.W., Principios de Operaciones Unitarias, Cía.Ed. Continental S.A., 1974.
[5] [5] - Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A., Problemas y Ejemplos para operaciones Unitarias Básicas y Aparatos en Tecnología Química, Moscú, 1981.
[6] [6] - Marchese y col., Membranas. Procesos con Membranas. Ed. Univ., 1995.

[1] 1] - Backhurst J.R., HAker J.H. and Porter J.E., Problems in Heat and Mass Transfer, Ed. Arnold Pub., 1980.
[2] [2] - Hirschfelders, Curtiss C., Bird B. Molecular Theory of Gases and Liquids. Ed. Wiley & Sons.
[3] [3] - Reid R.C., Prausntz J.M., Sherwood T.K., The properties of Gases and Liquid, Ed. Mc. Graw Hill, 1977.
[4] [4] - Hines A., Maddox R., Mass Transfer. Fundamentals and Applications. Prentice Hall, Inc.,1985.
[5] [5] - Noble R.D. and Stern S.A., Membrane Separations Technology. principles and applications. Ed. Elsevier, 1995.
[6] [6] - Diffusion in Polymers, Crank J. and Park G.S., Academic Press,NY (1968).

Impartir conocimientos básicos de algunas operaciones unitarias que son de interés en la práctica industrial: Absorción, Destilación, Extracción, Lixiviación y Operaciones con Transporte de Materia en Fases Separadas por Membranas.
-Aplicar los conocimientos de fenómenos de transporte a los procesos de involucrados en las operaciones unitarias

Operaciones unitarias con contacto directo de dos fases inmiscibles a) gas-líquido: absorción, destilación; b) líquido-líquido: extracción; c) sólido-líquido: lixiviación. Balances. Condiciones de equilibrio. Cálculo de eficiencia. Número de unidades transferidas. Altura de unidad transferida. Equipos. Fases separadas por membranas: procesos de separación por membranas.

Se resolverán en la medida que se presenten