CONTENIDO BASADO EN LOS SIGUIENTES DESCRIPTORES INDICADOS EN EL VERIFICA:

- Concepto de Operación Unitaria.
- Introducción a los fenómenos de transporte.
- Ecuaciones de conservación macroscópicas.
- Operaciones de separación mecánicas.
- Mecanismos de transporte de materia: coeficientes.
- Operaciones de separación por transferencia de materia.
- Equipos para operaciones de separación.

Estos contenidos se reflejan en el siguiente programa para la asignatura:

Clases presenciales en aula:
TEMA 1. FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE MASA (3h). El intercambio de masa entre sistemas está gobernado por los mecanismos de transferencia. Partiendo de la analogía (Ley) de Fick e introduciendo el movimiento del fluido como fuerza impulsora, se proporcionarán los conocimientos básicos necesarios para modelar y utilizar la transferencia de masa. El enfoque práctico de este tema culminará proporcionando correlaciones y otras herramientas para realizar las estimaciones de los coeficientes globales y las unidades de transferencia.
1.1. Alcance y limitaciones de la Ley de Fick.
1.2. Transferencia de masa en flujos convectivos.
1.3. Coeficientes globales de transferencia de masa y unidades de transferencia.
1.4. Correlaciones para los coeficientes globales.

TEMA 2. DESTILACIÓN (9h). La importancia de la destilación en la industria está fuera de toda duda, siendo la operación elegida para realizar una amplia proporción de las separaciones a gran escala. No obstante, la destilación es una operación energéticamente muy costosa, que requiere de un diseño cuidadoso para minimizar el consumo, maximizar la producción y rentabilizar el producto. Existe mucha literatura respecto a la destilación, por lo que en la asignatura se hará una síntesis de los métodos más utilizados para tres tipos de destilación: simple, rectificación binaria y rectificación multicomponente.
2.1. Destilación. Concepto e importancia industrial.
2.2. Destilación simple continua. Resolución gráfica y analítica. Instalación.
2.3. Balances de la rectificación. Aplicación de método de McCabe.
2.4. Transferencia de masa y eficiencia de plato.
2.5. Métodos abreviados para columnas multicomponentes.
2.6. Tipos de columnas y estimación de sus dimensiones. Altura de etapa teórica.

TEMA 3. ABSORCIÓN Y DESABSORCIÓN (6 h). El tratamiento de corrientes de gases mediante disolventes líquidos, para retirar compuestos disueltos, se aplica extensamente en procesos tan dispares como la producción de petróleo o la depuración de aguas residuales. La desabsorción es el proceso contrario, y tiene gran utilidad cuando se deben eliminar cantidades relativamente pequeñas de solutos en un líquido, ya que requiere un consumo energético muy inferior al de la rectificación. Desde una perspectiva didáctica, el estudio de la absorción y desabsorción a través de su mecanismo de transferencia de masa es el más extendido, siendo de gran valor para la formación de los alumnos.
3.1. Absorción y desabsorción en la industria.
3.2. Métodos para columnas de platos.
3.3. Cálculo de absorbedoras y desabsorbedoras mediante transferencia de masa.
3.4. Dimensiones de los equipos.

TEMA 4. EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO (6 h). La extracción mediante un disolvente inmiscible ha sido durante años la principal alternativa a la destilación en la separación de mezclas líquidas. Habitualmente, se aplica cuando existe una limitación térmica (baja estabilidad, temperaturas de ebullición prohibitivamente altas) o termodinámica (close boiling point, azeotropía) a la destilación. No obstante, la preocupación por reducir el consumo energético y la aparición de los designer solvents han ampliado el interés en la aplicación de esta técnica de separación.
4.1. Extracción líquido-líquido y equipos industriales.
4.2. Métodos abreviados tipo McCabeThiele con coordenadas de Bancroft.
4.3. Transferencia de masa en la extracción líquido-líquido.
4.4. Equipos para la extracción en fase líquida.

TEMA 5. EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO (3 h). La lixiviación encuentra su principal aplicación en la obtención de solutos inmovilizados en sólidos. Esto incluye desde los minerales a la biomasa, pasando por una gran cantidad de materias primas.  
5.1. La industria y la extracción sólido-líquido.
5.2. Disolventes para lixiviación.
5.3. Método de cálculo por etapas.
5.4. Selección y dimensionado de equipos.

TEMA 6. OPERACIONES DE SORCIÓN: ADSORCIÓN E INTERCAMBIO IÓNICO (6 h). La adsorción es la operación más simple y extendida de entre aquellas que utilizan un lecho sólido como fase extractora, y la principal opción cuando se necesita separar mezclas de gases, especialmente si son difícilmente condensables y presentan baja solubilidad en disolventes líquidos. Tiene importantes aplicaciones en los procesos de producción de nitrógeno, hidrógeno y otros gases, en la captura de CO2 y en la purificación de emisiones gaseosas. El intercambio iónico permite modificar las especies cargadas presentes en un líquido, habitualmente una corriente acuosa, utilizando una resina polimérica. Estas operaciones, al igual que otras como la cromatografía se agrupan dentro de la categoría de operaciones de “sorción”, ya que presentan grandes similitudes en los equipos, instalaciones y teoría de funcionamiento, aun cuando el fenómeno físico que las sustenta sea completamente diferente.
6.1. Principios de adsorción, isotermas de adsorsión.
6.2. Equipos e instalaciones para adsorción. Dimensionado
6.3. Intercambio iónico y aplicaciones.
6.4. Selección de resinas y dimensionado de equipos.
6.5. Operaciones de regeneración de lechos.

TEMA 7. SECADO DE SÓLIDOS (3 h). La terminación de muchos productos sólidos antes de su envío a mercado habitualmente implica la eliminación de los líquidos retenidos hasta niveles óptimos de sequedad. Esto es necesario para ciertas aplicaciones o para asegurar la estabilidad del producto. El secado de sólidos es un proceso complejo, dividido en varias etapas cada una de las cuales está dominada por la transferencia de calor, masa u ambas.

7.1. Fundamentos del secado de sólidos
7.2. Tipos de equipos
7.3. Dimensionado de equipos continuos y batch.

TEMA 8. EVAPORACIÓN (6 h). Cuando se necesita eliminar parcialmente el disolvente de una disolución de componentes no volátiles, la evaporación es una de las principales opciones. Especialmente, cuando las concentraciones deseadas son muy elevadas o incluso sobresaturadas, la evaporación es la opción más adecuada. El factor limitante del proceso es la transferencia de calor y, por tanto, el principal objetivo del dimensionado es establecer los equipos de calentamiento. Además de los principios de transferencia de calor se aplican conceptos básicos de termodinámica para dimensionar las presiones y temperaturas de operación.
8.1. Evaporación. Descripción del proceso. Tipos de evaporadores.
8.2. Dimensionado. Área de intercambio, presión de trabajo y cámara de separación.
8.3. Evaporadores multiefecto.

TEMA 9. CRISTALIZACIÓN Y PRECIPITACIÓN (3 h). La producción de fases sólidas cristalinas es interesante como operación de separación, ya que se obtienen productos de muy alta pureza. Además de cómo operación de separación, la cristalización se utiliza para la preparación de los productos finales. Existen diferentes técnicas para producir la precipitación y cristalización, si bien esta asignatura se centrará en los dos casos más simples: eliminación de disolvente y enfriamiento. Antes de terminar, se comentarán brevemente otros tipos de precipitación.
9.1. Fundamentos de cristalización. Diagramas sólido-líquido y sólido-sólido-líquido.
9.2. Cristalización por eliminación de vapor. Equipos.
9.3. Otras formas de precipitación.

Actividades presenciales en el laboratorio

Práctica 1. Elaboración de diagramas de flujo aplicando la norma EN ISO 10628  (práctica asistida por ordenador) (2h)
Práctica 2. Interpretación y uso de diagramas ternarios. Aplicación a equilibrio líquido-líquido y líquido-vapor (práctica asistida por ordenador) (2h)
Práctica 3. Destilación fraccionada. Operación de una torre de escala laboratorio a relación de reflujo infinita. Determinación de la eficacia de etapa. (2h)
Práctica 4. Equilibrio líquido-líquido: Caracterización de la curva de solubilidad y de las rectas de reparto de una sistema ternario parcialmente inmiscible(práctica asistida por ordenador) (2h)
Práctica 5. Extracción líquido-líquido; Determinación experimental de la eficacia de etapa. Análisis de la variables implicadas (2h)
Práctica 6. Puesta en marcha y operación de una planta piloto de evaporación (5h)