Cuestionario N°1
1.
Desde su punto de vista personal, ¿cuál es el papel de
la Industria Química
en la elevación o disminución de la calidad de vida de la población?
Desde mi punto de vista la
industria química eleva la calidad de vida porque posibilita la producción de
bienes y servicios, por ende promueve la economía, desde lo laboral hasta lo
político.
También
otorga una mejor calidad de vida ya que la industria alimenticia y
farmacéutica, como así también la industria sanitaria y textil aportan
importante beneficios y desarrollo a la sociedad.
Por
otro lado afecta negativamente la calidad de vida de la sociedad porque todos
los procesos industriales deterioran en distinta magnitud el ambiente y la
salud de la población.
2.
Escoja una industria química en particular, y describa
las operaciones y procesos básicos que allí se realizan.
Fabricación
de papel
Etapa 1)
Descortezado
Los troncos de mayor tamaño
se destinan a la producción de madera aserrada. La industria de la pasta y el
papel utiliza sobrantes de los aserraderos, ramas, copas de árboles y
materiales descartados en los procesos de criba. La madera cosechada del bosque
incluye dos partes bien diferenciadas: una interna, compuesta por fibra de celulosa
de gran utilidad, y una capa externa de corteza. La corteza reduciría la
calidad del papel si se mantuviera en el proceso de fabricación de pasta, por
lo que se extrae antes de iniciar este proceso.
Procedimiento mecánico-operacional
Etapa 2)
Elaboración de la pasta
Pasta química: También denominada pasta
Kraft
Al igual que con la TMP , los troncos descortezados
son cortados en astillas y lavadas antes de pasar a la etapa de fabricación de
pasta.
Las astillas se introducen en un amplio
recipiente de cocción llamado digestor. Se añaden productos químicos para
disolver la lignina y liberar las fibras. El proceso se propicia aumentando la
temperatura del digestor hasta los 150-200°C . A continuación, la pasta se criba y se
extraen los haces de fibras que no se han separado, lavándose seguidamente para
eliminar cualquier resto químico, arena o polvo.
Las sustancias químicas utilizadas son
recicladas para su posterior reaprovechamiento en el proceso.
Procemiento de proceso
Etapa 3) Blanqueo
El blanqueo es un requisito
esencial para la obtención de una alta calidad. La pasta elaborada con
cualquiera de los métodos de fabricación presenta un aspecto algo parduzco.
Todas las pastas pueden blanquearse para
aumentar su blancura. El blanqueo resulta imprescindible en la producción de
papel para impresión de alta calidad, para una reproducción de colores
superior.
Aunque el gas de cloro y el dióxido de cloro son
extremadamente eficaces en el blanqueo de fibras de madera, las consideraciones
ambientales han llevado a la eliminación gradual de dichas sustancias químicas
en el proceso de blanqueo. Los compuestos de cloro no pueden neutralizarse completamente
en la estación de tratamiento de efluentes de la fábrica. Por lo tanto, las
aguas procesadas vertidas en ríos o mar contendrían aún residuos de compuestos de
cloro (dioxinas, etc.) que consumen oxígeno y destruyen los hábitats acuáticos.
La pasta blanqueada sin ayuda de estas
sustancias químicas se denomina “totalmente libre de cloro” (TCF en sus siglas
inglesas). Las sustancias químicas utilizadas habitualmente para el blanqueo
son las siguientes:
Oxígeno (O2), ozono (O3) y peróxido de hidrógeno
(H2O2).
Proceso.
Etapa 4) Caja de
admisión
En la caja de admisión, la
pasta se compone de un 99% de agua y materiales de proceso y de un 1% de fibra.
Se necesita este volumen de agua para evitar la floculación, es decir, la
tendencia de las fibras a aglutinarse. De permitirse esto, la hoja de papel
presentará una deficiente formación. Para evitar la floculación se genera una
turbulencia en la caja de admisión. La caja de admisión distribuye un flujo controlado
y regular de pasta a la siguiente parte de la máquina de papel para empezar a
formar la hoja de papel.
Operación
Etapa 5) Máquina de
papel con Gap Former
Entre los últimos avances en
tecnología papelera se incluye la producción de sistemas Gap Former, utilizados
en máquinas de papel de alta velocidad. Esta tecnología extrae la pasta
suspendida de la caja de admisión y la inyecta mediante boquillas individuales
en todo el ancho de la máquina de papel, directamente entre las dos telas. Ello
permite el drenaje simultáneo de ambos lados, propiciando una estructura más
uniforme en la formación de la hoja.
Operación
Etapa 6) Sección
de prensado
Una vez formada la hoja de
papel, la eliminación del agua continúa en la sección de prensado de la máquina
de papel. La hoja de papel, todavía con un alto contenido de agua, atraviesa
una serie de grandes rodillos de acero que la comprimen, expulsando así una
mayor cantidad de agua. La hoja de papel se sujeta a modo de “sándwich” entre capas de fieltro absorbente al pasar por
entre los rodillos. El fieltro actúa como n papel secante en la absorción de
agua, mientras que unas cajas de vacío extraen el agua de los fieltros antes de
volver a encontrarse con la hoja de papel.
Al final de la sección de prensado, el grado de
sequedad se sitúa sobre el 40-50%. La hoja de papel ya puede sostenerse por sí
misma.
Operación
Etapa 7) Sección de
secado
Para fijar el grado final de
humedad del papel se elimina más cantidad de agua por evaporación. La sección
de secado consta de una serie de cilindros calentados mediante vapor sobre los
que pasa la hoja de papel. Los cilindros se disponen de modo que contactan
primero con un lado del papel y luego con el otro para garantizar su homogénea deshidratación.
La hoja de papel puede apoyarse durante esta fase o bien soportarse por sí
misma, en función del diseño del equipamiento.
El apoyo mejora el contacto y
la transferencia de calor, al tiempo que facilita una alta velocidad
operacional.
Operación
3.
Balance de materia:
a)
En una industria láctea se procesan diariamente (en
proceso continuo) 200.000
litros de leche. La mitad de este volumen se destina a la fabricación de leche
en polvo entera. La otra mitad se destina a obtener leche en polvo descremada y
crema de leche. δ leche = 1,033 g/l – Cont. Acuoso: 88% - Mat.
Grasa: 3% - Sólidos disueltos: 9% - Mat. Grasa leche des.: 1,5 %
Solución:
Parte 1
Contenido de materia grasa
100% leche ----------à 103.3 Kg
3% ------------------à x = 3,099 Kg . Mat. Grasa
Contenido de sólidos disueltos
100% leche --------à 103.3 Kg
9% S.dis. --------àx = 9.29 Kg .
Contenido acuoso
100%-----------à103.3 Kg.
88%(ac) --------à x = 90.90 Kg .H2O
Materia deshidratada
Mat. Grasa + Sólido disuelto
Cantidad de H2O
contenida en la leche en polvo
95%------------à 12,38 Kg
100%LP-------à x = 13,03 Kg
100%LP-------------à 13,03 Kg
5%H2O--------------à x = 0,65 Kg H2O
dH2O = 90,90 Kg – 0,65 Kg
dH2O = 90,25 Kg Desaparece
E = S + D
Parte
2
Contenido de materia grasa
100% L------------à 103,3 Kg
Materia deshidratada
Mat. Grasa + Sólido disuelto
Cantidad de H2O
contenida en la leche en polvo
95%------------à 10,83 Kg
100%LP-------à x = 11,4 Kg
100%LP-------------à 11,4 Kg
5%H2O--------------à x = 0,57 Kg H2O
dH2O = 90,90 Kg – 0,57 Kg
dH2O = 90,33 Kg Desaparece
E = S + D
b)
En un evaporador de triple efecto, entra al sistema en
forma diaria 120 ton de jarabe de sacarosa (85% de agua, 15% de sacarosa). A la
salida de los evaporadores, el jarabe
concentrado tiene un 60% de agua. Realizar el balance de materia, indicando
porcentaje de sacarosa final.
100% ---------------à
85% H2O-----------à 102.000 Kg
40% --------------à 18.000 Kg
60% ---------------à 27.000 Kg
Agua que desaparece:
102.000 Kg - 27.000 Kg = 75.000 Kg H2O
E =
S + D
c)
Realizar un balance de materia para la obtención del
triestearato de glicerilo, teniendo en cuenta que se procesan diariamente 6 ton
de glicerina y cantidad suficiente de ácido esteárico, que contiene una humedad
del 14%.
0,092 tn
glic-----------à 0,890 tn Tri
6 tn
glic-----------------à x = 58,04 tn Tri
55,56 tn ácid.
-----------à 58,04 tn Tri
86%--------------à 55,56 tn
100%------------à x = 64,61 tn
Contenido H2O
64,61 tn - 55,56
tn = 9,05 tn H2O
0,092 tn
glic----------------à 0,054 tn H2O
6 tn glic----------------------à x = 3,52 tn H2O
E = S + D
6 tn + 64,01 tn =
58,04 tn + 3,52 tn H2O + 9,05 tn H2O
70,61 tn = 70,61
tn
Una
de las ventajas de la utilización de alto vacío en la industria química es que
al producir atmósferas inertes permite trabajar con materiales que reaccionan
fácilmente con oxígeno, principalmente metales.
También
en otros casos donde el producto obtenido de una reacción es un gas, al tener
vacío considerable permite una mayor viabilidad de producción de este gas.
El
alto vacío, además permite alcanzar puntos de ebullición a temperaturas mucho menores,
entre otras ventajas.
5.
Principales aplicaciones (mencionarlas y describir una
de ellas).
Las
principales aplicaciones son:
ü Destilación molecular por calderas
ü Liofilización
ü Destilación molecular. Para separar
componentes de una mezcla y obtener así materiales de alta pureza.
ü Metalurgia
ü Recubrimiento metálico y salino.
Recubrimiento metálico
En primero lugar la pieza se limpia
profundamente, aplicándose luego una capa de laca a fin de sellar los poros y
rellenar defectos.
Para asegurar una buena adherencia
se graba químicamente con un ácido fuerte; luego se cargan las piezas y se
depositan en la cámara o crisol donde se produce el vacío. Se alimenta la
cámara con el metal a utilizar y se sublima.
Dentro las piezas comienzan a rotar,
mientras que las moléculas de metal se mueven desde la fuente de vaporación
hasta la superficie de la pieza a revestir (Gracias al vacío se pueden mover
libremente sin encontrarse resistencia del aire y otras partículas gaseosas).
Una vez terminado el proceso se
vuelve a cubrir las piezas con una laca protectora.
6.
Aplicaciones genéricas de las altas presiones en la
industria química.
- Síntesis de
compuestos orgánicos en CO2 como disolvente/reactivo
- Síntesis de
compuestos orgánicos en agua subcrítica y supercrítica como disolvente/reactivo
- Oxidación
húmeda de componentes orgánicos
- Reacciones
de despolimerización de polímeros: policarbonato, SBR y resina epoxi sobre
fibra de carbono.
7.
Considerando que la atmósfera terrestre tiene un 78 %
de N2, 21% de O2 y
el porcentaje restante lo componen principalmente H2, CO2 y otros gases, cómo explica que no haya NH3 atmosférico.
8.
Escribir la reacción de formación del NH3.
Explicar la incidencia de un aumento de la temperatura en la reacción.
9.
Explicar
la incidencia de la presión
7, 8 y 9:
N2 (g) + 3 H2 (g) --------à 2NH3(g)
En la naturaleza las condiciones no están dadas para
que esta reacción pueda llevarse a cabo.
Síntesis Industrial
El NH3 se obtiene
exclusivamente por el método denominado Haber-Bosh (Fritz Haber y Carl Bosh).
El proceso consiste en la reacción directa entre el nitrógeno y el hidrógeno
gaseosos.
Es una reacción exotérmica por lo que un excesivo aumento
de temperatura no favorece la formación de amoníaco.
Sin embargo, la velocidad a la que se forma NH3
a temperatura ambiente es casi nula. Es una reacción muy lenta, puesto que tiene
una elevada energía de activación, consecuencia de la estabilidad del N2.
La solución de Haber al problema fue utilizar un catalizador y aumentar la
presión, ya que esto favorece la formación del producto. Convertir el método de
Haber en un proceso de fabricación fue trabajo realizado por Carl Bosh.
Los estudios se centraron en el mecanismo y la velocidad de la reacción para la ruptura de la molécula de N2 y la coordinación a la superficie del catalizador. El otro reactivo, H2, se activa más fácilmente. Se producen una serie de reacciones de inserción entre las especies adsorbidas para producir el NH3.
El catalizador funciona adsorbiendo las moléculas de
N2 en su superficie debilitando el enlace interatómico N-N; de esta
forma se origina N atómico el cual reacciona con átomos de hidrogeno que
provienen de la disociación de H2 que también tiene lugar en la
superficie metálica.
El amoníaco es estable a temperatura
ambiente, pero a altas temperaturas se descompone en hidrógeno y nitrógeno. La
velocidad de descomposición depende del material donde se encuentre almacenado.
Generalmente, las disoluciones con concentraciones inferiores a 5 % no producen
vapores inflamables a ninguna temperatura.
Se ha informado de explosiones violentas
durante el secado intensivo de amoníaco sobre perclorato de magnesio en tubos
de acero.
Cuestionario nº 1!!!
ResponderEliminarBuenisimooo!! ;)
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