La Ingeniería Química tiene por objetivo concebir, calcular, proyectar, hacer construir y lograr que funcionen eficazmente los distintos equipos e instalaciones destinadas a preparar los reaccionantes, hacer que éstos reaccionen y separar los productos resultantes de las reacciones químicas. En la práctica, siempre estas tres etapas generales implican transferencia de materia entre fases.
Una parte importante de las Operaciones Unitarias en Ingeniería Química son las denominadas operaciones de separación que están relacionadas por el hecho de que todas ellas implican transferencia de materia entre fases distintas. Éstas tienen por objetivo la separación de los componentes o grupos de componentes de una mezcla originalmente homogénea, haciendo posible el paso de alguno o algunos de ellos a una segunda fase con la que aquélla se pone en contacto. Esta segunda fase puede formarse a partir de la primera cambiando las condiciones de presión y temperatura o estar constituida por una nueva sustancia ajena a la mezcla o fase original.
En la industria química, en general, el porcentaje de capital invertido en instalaciones para el desarrollo de las operaciones de separación es muy elevado, llegando a alcanzar un 60 a 70 por ciento en la industria del petróleo. Por lo tanto, el estudio de la transferencia de materia y el de las operaciones unitarias que se basan en ella, afecta al equipo más costoso de la moderna industria química.
Al concluir el desarrollo del curso se espera que el alumno reconozca los equipos de transferencia de materia empleados en la industria de procesos, que sea capaz de seleccionarlos, verificarlos, diseñarlos y optimizarlos, y que reconozca las variables involucradas en cada operación. Ello basándose en pautas de eficacia, seguridad y economía.
La asignatura Operaciones Unitarias III se ubica en el área temática Profesional Específica, en la cual se desarrollan los conocimientos fundamentales que identifican el perfil profesional del Ingeniero Químico.

Unidad 1.- Introducción a las Operaciones de Transferencia de Materia.

Operaciones Unitarias de Transferencia de Materia, campos de aplicación, importancia económica. Procesos de separación. Características: agente y factor de separación.
Revisión de Conceptos fundamentales: Balance de materia, procesos a corrientes paralelas y en contracorriente. Resolución de problemas.

Unidad 2.- Absorción

Caracterización de la absorción. Planteo del problema. Solubilidad de gases en líquidos en el equilibrio. Soluciones líquidas ideales y no ideales.

Elección del solvente. Factor de absorción. Balances: flujo contracorriente y cocorriente. Mínima relación líquido-gas.
Tipos de equipos y su selección. Columna de platos: definición de etapa, etapa ideal, número de etapas. Columna rellena (contacto continuo). Tipo de relleno. Hidráulica de la columna – cálculo del diámetro y altura de la columna -.Cálculo de unidades de transferencia. Absorción en régimen no isotérmico, esquema de cálculo riguroso, simplificaciones usuales. Resolución de problemas.

Unidad 3.- Destilación

Introducción. Campo de aplicación. Equilibrio líquido-vapor: sistemas ideales y no ideales, binarios y multicomponentes. Punto de burbuja. Punto de rocío. Volatilidad relativa. Diagrama Entalpía – Concentración (H-x-y).

Destilación en una etapa. Destilación flash de sistemas binarios y multicomponentes. Selección de condiciones de operación. Equipos utilizados. Resolución de problemas

Destilación diferencial. Destilación discontinua en sistemas binarios, cálculo. Resolución de problemas

Destilación continua en sistemas binarios. Descripción de los equipos usuales.
Cálculo del número de etapas ideales: esquema general de cálculo. Método riguroso de Ponchon – Savarit y Método aproximado de Mc Cabe – Thiele. Concepto de relación de reflujo mínima y de número mínimo de etapas. Ubicación de la bandeja de alimentación, reflujo óptimo. Variantes: condensador total, parcial, uso de vapor vivo, corrientes de alimentación y extracciones laterales múltiples. Resolución de problemas.

Destilación continua en sistemas múltiples. Esquema de cálculo. Métodos aproximados. Resolución de problemas

Unidad 4.- Extracción

Principios teóricos en los que se basa la operación. Campo de aplicación. Información de equilibrio. Diagramas ternarios. Diagrama de Janecke.

Criterio en la selección del solvente. Operación en etapa única. Análisis usando diagrama triangular y libre de solvente. Límites de operación.
Operación en etapas múltiples: corriente cruzada, contracorriente sin y con reflujo. Resolución utilizando diagramas ternario y libre de solvente. Condiciones límites en cada caso. Sistemas con líquidos totalmente inmiscibles y parcialmente miscibles. Equipos. Resolución de problemas.

Unidad 5.- Lixiviación

Principios de la operación . Equilibrio líquido-sólido. Casos específicos.

Campo de aplicación. Elección del solvente. Métodos de operación y cálculo. Etapa única. Multietapas, corrientes cruzadas, contracorriente. Equipos. Resolución de problemas.

Unidad 6.- Adsorción

Análisis de los principio teóricos en los que se basa la operación. Equilibrio de adsorción: gases y vapores sencillos y mezclados. Líquidos.
Métodos de operación por etapas: configuraciones posibles. Contacto continuo. Equipos.

Unidad 7.- Cristalización

Equilibrio, sobresaturación, rendimiento. Geometría de cristales.
Principios de la cristalización. Equipos y esquemas de funcionamiento continuo y discontinuo. Balances de materia y de energía en los distintos equipos de cristalización.

Unidad 8.- Operaciones de Separación con Membranas

Fundamentos de los procesos de transporte y separación con membranas. Campos de aplicación de los procesos de separación: microfiltración, ultrafiltración y ósmosis inversa. Diseño de módulos. Operación

Los problemas que se plantean en los trabajos prácticos de aula, hacen hincapié en una comprensión básica de los conceptos que gobiernan la selección, comportamiento y cálculo de los procesos de separación basados en transferencia de materia.
Algunos problemas son del tipo de discusión cualitativa: sirven para ampliar la comprensión del estudiante de los conceptos básicos e incrementar la capacidad de interpretar y analizar nuevas situaciones con éxito.
La mayoría de problemas están basados en procesos reales específicos y en situaciones de procesado reales.

Los Trabajos Prácticos de la asignatura consistirán:
 En la resolución de problemas, aplicando los conocimientos adquiridos en las clases teóricas.
 Realización de un trabajo práctico ( Destilación ) en la Universidad Nacional de Río Cuarto, Facultad de Ingeniería.
 Realización de visitas a plantas industriales, cuyo proceso incluya Operaciones de Transferencia de Materia.

Régimen para Alumnos Regulares
 Asistencia al 80% de las clases de Trabajos Prácticos
 Registrar los problemas en una carpeta donde el alumno asentará la metodología y resultados de los problemas resueltos en las clases de trabajos prácticos. Esta carpeta puede ser solicitada por la asignatura y deberá estar el día
 Aprobación de dos evaluaciones, las que tendrán su correspondiente recuperación.
 Para aquel alumno que haya certificado su condición de alumno de acuerdo al Régimen Especial de Actividades Académicas (Ord. C.S. 26/97) podrá utilizar el parcial que le corresponde por su condición, para recuperar cualquiera de los dos parciales.
 Realización del trabajo práctico (Destilación) y aprobación del correspondiente informe.
 Realización de visitas a plantas industriales y aprobación del correspondiente informe.

Examen Final para Alumnos Regulares
Constará de una parte práctica (escrita), que consistirá en la resolución de un problema de los temas del Programa Analítico , cuya aprobación será imprescindible para acceder a la evaluación oral. La misma consistirá en la exposición de las Unidades de Examen sorteadas (dos), correspondientes al Programa de Examen.

Régimen para Alumnos Libres
La evaluación escrita consistirá en la resolución de problemas de los temas del Programa Analítico, cuya aprobación será imprescindible para acceder a la evaluación oral. La misma consistirá en la exposición de las Unidades de Examen sorteadas (dos), correspondientes al Programa de Examen.


Programa de examen

Unidad de Examen 1.- Corresponde a las Unidades 2 y 1

Unidad de Examen 2.- Corresponde a las Unidades 3 y 1

Unidad de Examen 3.- Corresponde a las Unidades 4 y 1

Unidad de Examen 4.- Corresponde a las Unidades 5, 8 y 1

Unidad de Examen 5.- Corresponde a las Unidades 6 , 7 y 1