Ingeniería de las operaciones básicas mecánicas
La ingeniería de procesos se ocupa de la transformación de materiales o sustancias.
La ingeniería de las operaciones básicas mecánicas se basa en cambios de las propiedades de los materiales (p. ej . tamaño de las partículas) y de su composición (concentración) debido a fenómenos mecánicos.
La clasificación es un método de separación mecánica de compuestos sólidos. Se utilizan las características geométricas (tamaño), o la velocidad de sedimentación de las distintas partículas para el proceso de separación.
La segregación es una técnica de separación mecánica en el que una mezcla de sólidos, con diferentes características materiales, se separa en fracciones con iguales características.
Mantenimiento preventivo basado en el ejemplo de un proceso de separación, control de instalación mediante PLC
Contenido didáctico/ensayos
- trabajos de mantenimiento en una planta industrial
- controlado por tiempo
- controlado por sensor
- apoyado por realidad aumentada
- conocer la aplicación de engranajes en una planta industrial
….
Separador de pliegues para separar mezclas de sólidos
Contenido didáctico/ensayos
- conocer el principio básico de la separación neumática
- segregación
- fracción del material fino y del material grueso
- calidad de separación
- en función del caudal másico de sólidos y del caudal volumétrico de aire
….
Equipo de análisis profesional para CE 245 y CE 275; determinación de las distribuciones del tamaño de las partículas
Contenido didáctico/ensayos
- determinación de las distribuciones del tamaño de las partículas
Segregación con un separador magnético de tambor
Contenido didáctico/ensayos
- conocer el principio básico y el funcionamiento de un separador magnético de tambor
- eficacia del proceso de separación en función de
- el caudal másico de material alimentado
- la relación de mezcla del material alimentado
- el tipo de material alimentado
….
Para la separación de fases, la ingeniería de las operaciones básicas mecánicas aprovecha en muchos casos la fuerza de la gravedad. Se puede emplear para separar un sólido de una fase fluida.
Separación de suspensiones por sedimentación
Contenido didáctico/ensayos
- determinación y comparación de la velocidad de sedimentación de sólidos en suspensiones en función de la densidad de la sustancia sólida, la concentración de sustancia sólida, la densidad y la viscosidad del líquido
- influencia de los coagulantes
Separación de sólidos y de líquidos en un tanque de sedimentación, visualización de las condiciones de flujo
Contenido didáctico/ensayos
- principio fundamental para la separación de materias sólidas de suspensiones en un tanque de sedimentación
- determinación de la carga superficial hidráulica
- influencia de los siguientes parámetros sobre el proceso de separación:
- la concentración de materia sólida
- el caudal
….
Eliminación de sustancias sólidas de un agua bruta con flotación por aire disuelto
Contenido didáctico/ensayos
- funcionamiento de la flotación por air disuelto
- establecimiento de un estado de funcionamiento estable
- influencia de parámetros distintos
- concentración del coagulante
- concentración del floculante
….
Funcionamiento básico y visualización del proceso
Contenido didáctico/ensayos
- funcionamiento de la flotación por aire disuelto
- disolución de gases en líquidos:
- ley de Henry
- ley de Dalton
Como fuerza impulsora de las operaciones básicas mecánicas de separación de fases, se puede aprovechar la fuerza centrífuga, además de la fuerza de la gravedad. La fuerza centrífuga se puede generar por medio del flujo de un fluido o por depósitos giratorios en rotación (centrífugas).
Separación continua de emulsiones
Contenido didáctico/ensayos
- producción de emulsiones estables con diferentes agitadores
- conocer el principio básico de las centrifugadoras de platos cónicos
- influencia del número de revoluciones y del caudal de la alimentación sobre el resultado de la separación
- evolución de la concentración de la fase ligera en el depósito de agitación, en función la duración (con un fotómetro)
- procesos de arranque/puesta en marcha y funcionamiento de una centrifugadora de platos cónicos
….
Separación de sólidos contenidos en gases por medio de un ciclón
Contenido didáctico/ensayos
- influencia del contenido de sólidos y del caudal volumétrico de aire sobre
- la pérdida de presión en el ciclón
- el rendimiento de separación
- la función de separación y el diámetro de corte (con un equipo de análisis apropiado)
- comparación de la pérdida de presión y el rendimiento de separación con los valores teóricos calculados
Separación de sustancias sólidas contenidas en líquidos mediante fuerza centrífuga
Contenido didáctico/ensayos
- principio básico y el funcionamiento de un hidrociclón
- caudal másico de sólidos en la alimentación, el rebose y la descarga
- caudal másico de líquido en la alimentación, el rebose y la descarga
- parámetros característicos de la calidad de la separación
- pérdida de presión en el hidrociclón en función del caudal de la alimentación
….
Por filtración, las partículas sólidas en suspensión se separan por retención en un medio filtrante. En las suspensiones hay sólidos insolubles repartidos finamente en un líquido. Como medios filtrantes se emplean tamices, telas, papel o lechos granulados.
Fundamentos de la filtración: ecuación de Darcy
Contenido didáctico/ensayos
- fundamentos de la filtración: ecuación de Darcy
- filtración de lecho profundo con diferentes lechos y suspensiones
- filtración de torta con diferentes suspensiones
- determinación de los parámetros característicos de la filtración
Estudio de las propiedades de lechos fijos y fluidizados atravesados por líquidos
Contenido didáctico/ensayos
- conocer los fundamentos del flujo de una corriente fluida a través de lechos fijos y fluidizados (Darcy)
- determinación del coeficiente de permeabilidad
- observación del proceso de fluidización
- pérdidas de presión en función del caudal, tipo de lecho, tamaño de las partículas y la altura del lecho fijo
- determinación de la velocidad de desagregación y comparación con los valores teóricos calculados
….
Filtración de torta discontinua para la separación de sólidos contenidos en suspensiones
Contenido didáctico/ensayos
- conocer el principio básico y el funcionamiento de un filtro-prensa de placas y marcos
- preparación de una suspensión
- extracción de la torta filtrante
- montaje de la tela filtrante
- fundamentos de la filtración de torta
….
Filtración de torta continua para la separación de sólidos de suspensiones
Contenido didáctico/ensayos
- conocer el principio básico y el funcionamiento de un filtro de tambor
- fundamentos de la filtración con torta
- evolución del volumen de filtrado, de la masa y del espesor de la torta filtrante
- masa y espesor de la torta filtrante en función del volumen de filtrado, de la depresión y del número de revoluciones del tambor
Filtración de torta discontinua mediante depresión
Contenido didáctico/ensayos
- principio básico y funcionamiento de un filtro a vacío tipo nutcha
- fundamentos de filtración de tortas: ecuación de Darcy
- masa y espesor de la torta filtrante en función del volumen de filtrado
Filtración de torta discontinua mediante sobrepresión
Contenido didáctico/ensayos
- principio básico y funcionamiento de un filtro a presión tipo nutcha
- fundamentos de la filtración de torta: ecuación de Darcy
- masa y espesor de la torta filtrante en función del volumen de filtrado
Demostración de filtración profunda y lavado en sentido inverso de filtros
Contenido didáctico/ensayos
- condiciones de presión en un filtro
- factores que influyen en la pérdida de presión (ley de Darcy)
- caudal
- altura del lecho filtrante
- permeabilidad del lecho filtrante
….
La reducción de tamaños altera el tamaño y la forma de las partículas, así como la superficie de los sólidos. En casi todos los procesos de extracción o elaboración es necesario reducir el tamaño de los sólidos.
Observación del proceso de molienda: trituración de sólidos
Contenido didáctico/ensayos
- movimientos de cascada y de catarata, velocidad de rotación crítica
- potencia consumida teórica y real
- grado de trituración de partícula en función de la duración de la molienda, número de revoluciones, el diámetro de las bolas, número de bolas en el tambor y del material a moler
Mezclar es lo contrario de separar. Las sustancias a mezclar pueden ser gaseosas, líquidas o sólidas.
La aglomeración es la operación básica opuesta a la reducción de tamaños. Los términos aglomeración, granulación y peletización designan el proceso de aumento de tamaño de los granos de las sustancias sólidas.
Visualización de campos de velocidades al utilizar distintos agitadores
Contenido didáctico/ensayos
- campos de velocidades para diferentes tipos de agitadores
- consumo de potencia, tiempo y calidad de mezclado en función de
- el tipo de agitador
- el número de revoluciones
- de las propiedades de los materiales empleados (densidad, viscosidad)
….
Agitador con medición directa del par para determinar las curva de rendimiento
Contenido didáctico/ensayos
- determinación de curvas de tiempo de mezcla
- tiempo de mezcla y grado de mezcla
- indicador de tiempo de mezcla
- determinación de curvas de rendimiento
- demanda de potencia
….
- demanda de potencia
Disco granulador de número de revoluciones regulable y ángulo de inclinación variable
Contenido didáctico/ensayos
- conocer el principio básico y el funcionamiento de un sistema de aglomeración
- tamaño y resistencia de los aglomerados en función
- del caudal másico del material alimentado
- del caudal de líquido granulador
- de la relación sólido/líquido
….
En general, se denominan materiales a granel aquellas sustancias disponibles en forma de partículas individuales.
Influencia del material y de la inclinación de paredes de la tolva en el perfil de fluencia y el tiempo de descarga
Contenido didáctico/ensayos
- influencia del material de las paredes y la inclinación de paredes de la tolva en el tiempo de descarga
- demostración de tipos de descarga típicos en los silos:
- flujo de masa
- flujo central
- formación de bóvedas
….
En un lecho fluidizado participan dos fases: un sólido y un fluido (gas o líquido).
Con las instalaciones de transporte neumático se transportan materiales a granel, en polvo o en grano, por tuberías con ayuda de una corriente de gas (generalmente aire).
Estudio de la formación de lechos fluidizados de sólidos en aire y agua
Contenido didáctico/ensayos
- fundamentos de la fluidización de lechos fijos
- observación y comparación del proceso de fluidización en agua y aire
- pérdidas de carga en función de
- velocidad de flujo
- tipo y tamaño de las partículas del lecho fijo
….
Dos columnas transparentes de diferentes diámetros para observar la formación de lechos fluidizados en gases
Contenido didáctico/ensayos
- fundamentos de la fluidización de lechos fijos
- formación de lechos fluidizados con aire
- pérdidas de carga en función de
- velocidad en conductos vacíos
- tamaño de las partículas
….
Transporte neumático a presión de sólidos, en sentido ascendente en una sección de tubo vertical transparente
Contenido didáctico/ensayos
- conocer el principio básico y el funcionamiento de una instalación para el transporte neumático
- observación de diferentes modos de transporte en función del contenido en sólidos y de la velocidad del aire
- determinación de la velocidad de arrastre del sólido
- determinación del contenido de sólidos en el flujo de transporte
- pérdida de presión en función del contenido en sólidos y de la velocidad del aire