Contenido

Prefacio

PARTE}PROCESO DE TRANSPORTE: DE MOMENTO, DE CALOR y DE MASA

Caphulo 1 Introduccíén a los principios de ingeniería y sus unidades

J.1 Clasificación de los procesos de uanspone y procesos de separación (operaciones unitarias)1.2 El sistema (SI) de unidades fundamentales usado en este texto y otros sistemas de unidades1.3 Métodos para expresar temperaturas y composiciones1.4 Leyes de los gases y presión de vapor1.5 Conservación de la masa y balances de materia1.6 Unidades de energía y calor1.7 Conservación de energía y balances de calor1.8 Métodos numéricos para integración

Capítuto 2 Principios de transferencia de momento lineal y balances globales

2.1 Introducción2.2 Estática de fluidos2.3 Ecuación general de transporte molecular para transferencia de movimiento lineal.

calor y masa2.4 Viscosidad de los fluidos2.5 Tipos de flujo de fluidos y el número de Reynolds2.6 Balance total de masa y ecuación de continuidad2.1 Balance global de energía2.8 Balance general de momento lineal2.9 Balance de momento lineal en el recinto y perfil de velocidades en flujo laminar

2.10 Ecuaciones de diseno para flujos laminar y turbulento en tuberías2.11 Flujo compresible de gases

Capttulo 3 Principios de la transferencia de momento lineal y aplicaciones

3.1 Flujo alrededor de objetos inmersos y lechos emp a cados y fluidizados3.2 Medición del flujo de fluidos3.3 Bombas y equipo para manejar gases3.4 Agitación y mezclado de fluidos y necesidades de potencia3.5 Fluidos no newtonianos3.6 Ecuaciones diferenciales de continuidad

xiü

3

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11152125

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4448525562158490

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125140149158173188

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~ ----------------------------------------------------',ocesos de transporte y p(lnciplOS de procesos de separación

3.7 Ecuación diferencial de transferencia de momento lineal o de movimiento3.8 Uso de las ecuaciones diferenciales de movimiento y continuidad3.9 Otros métodos para la resolución de ecuaciones diferenciales de movimiento

3.10 Flujo de capa límite y turbulencia3.11 Análisis dimensional de la transferencia de momento lineal

194200209216228

Capitulo 4 Principios de la transferencia de calor en estado estacionario 243

4.1 lntroduccién y mecanismos de la transferencia de calor 2434.2 Transferencia de calor por conducción 2494.3 Conducción a través de sólidos en serie 2524.4 Conducción en estado estacionario y factores de forma 2644.5 Transferencia de calor por convección forzada dentro de rubcrías 2664.6 Transferencia de calor por convección forzada en el exterior de diferentes geometrías 2794.7 Transferencia de calor en convección natural 2854.8 Ebullición y condensación 2924.9 Intercambiadores de calor 300

4.10 Introducción a la transferencia de calor por radiación 3094.1l Principios avanzados de transferencia de calor por radiación 3154.12 Transferencia de calor en fluidos no ncwtonianos 3324.13 Casos especiales de coeficientes de transferencia de calor 3354.14 Análisis dimensional en la transferencia de calor 3434.15 Métodos numéricos para la conducción en estado estacionario en dos dimensiones 346

Capítulo 5 Prínctplos de la transferencia de calor en estado no estacionarlo 367

5.1 Deducción de la ecuación básica5.2 Caso simplificado de sistemas con resistencia interna despreciable5.3 Conducción del calor en estado no estacionario en diversas geometrías5.4 Métodos numéricos de diferencia finita para conducción en estado no estacionario5.5 Enfriamiento y congelación de alimentos y materiales biológicos5.6 Ecuación diferencial de cambio de energía5.7 Flujo de capa límite y turbulencia en la transferencia de calor

367369372388399404410

Capñulo 6 Prlncípíos de transferencia de masa 423

6.1 Introducción a la transferencia de masa y difusión6.2 Difusión molecular en gases6.3 Difusión molecular en líquidos6.4 Difusión molecular en soluciones y geles biológicos6.5 Difusión molecular en sólidos6.6 Métodos numéricos para la difusión molecular en

estado estacionario en dos dimensiones

423427441449453

459

Cap(1II10 7 Princlpíos de transferencia de masa convectíva en estado no estacionario 473

7.1 Difusión en estado no estacionario7.2 Coeficientes de transferencia convectiva de masa7.3 Coeficientes de trnnsferencia de masa para diversas geometrías7.4 Transferencia de masa II suspensiones de partículas pequeñas7.5 Difusión molecular más convección y reacción química

473480487501504

7.6 Difusión de gases en sólidos porosos y capilares7.7 Métodos numéricos para difusión molecular en estado no estacionario7.8 Análisis dimensional en la transferencia de masa7.9 Flujo de capa lúnitc )' turbulencia en la transferencia de masa

514521526528

PARTE 2PRINCIPIOS DE PROCESOS DE SEPARACIÓN(INCLUYE OPERACIONES UNITARIAS) 541

Capitulo 8 Evaporación 543

8.1 Introducción8.2 Tipos de equipos de evaporación y métodos de operación8.3 Coeficientes totales de transferencia de calor en evaporadores8.4 Métodos de cálculo para evaporadores de un solo efecto8.5 Métodos de cálculo para evaporadores de efecto múltiple8.6 Condensadores para evaporadores8.7 Evaporación de materiales biológicos8.8 Evaporación mediante recompresión de vapor

543544549550556565566567

Capitulo 9 Secado de materiales de proceso 573

9.1 Introducción y métodos de secado 5739.2 Equipo para secado 5749.3 Presión de vapor del agua y humedad 5779.4 Contenido de humedad de equilibrio de los materiales 5869.5 Curvas de velocidad de secado 5899.6 Métodos para calcular el periodo de secado de velocidad constante 5939.7 Métodos para calcular el periodo de secado de velocidad decreciente 5999.8 Transferencia de calor por combinación de convección, radiación y conducción

durante el periodo de velocidad constante 6019.9 Secado por difusión)' flujo capilar durante el periodo de velocidad decreciente 605

9.10 Ecuaciones para diversos tipos de secadores 6109.11 Liofilización de materiales biológicos por congelación 6219.12 Procesamiento térmico en estado no estacionario y esterilización de materiales biológicos 625

Capitulo 10 Procesos de separación gas-fluido por etapas y continuos 641

10.1 Tipos de procesos y métodos de separación10.2 Relaciones de equilibrio entre fases10.3 Contacto de equilibrio en una yen múltiples etapas10.4 Transferencia de masa entre fasesJO.5 Procesos continuos de humidificación10.(, Absorción en torres empacadas y de platos10.7 Absorción de mezclas concentradas en torres empacadas10.8 Estimación de los coeficientes de transferencia de masa para torres empacadas

641642644651660669695700

Procesos de transporte y principios de orocesos de separación

Capítulo / / Proceso de separación vapor-líquido 711

11.1 Relaciones de equilibrio vapor-lfquido11.2 Contacto de equilibrio de una sola etapa para un sistema vapor-líquido11.3 Métodos simples de destilación11.4 Destilación con reflujo y el método de McCabe-Thiele11.5 F.ticicncias de destilación y absorción para platos y torres empacadas11.6 Destilación fraccionada usando el método de entalpía-concentración11.7 Destilación de mezclas de multicomponcntcs

711714715720738745753

Capitulo /2 Proceso de separación vapor-Ilquído y sólido-líquido 773

12.1 Introducción a los procesos de adsorción12.2 Adsorción por lotes12.3 Diseño de columnas de adsorción de lecho fijo12.4 Procesos de intercambio de iones12.5 Procesos de extracción líquido-líquido en una sola etapa12.6 Tipos de equipo y diseño para extracción Ifquido-Iíquido12.7 Extracción continua a contracorricrnc en etapas múltiples12.8 Introducción y equipo para lixiviación líquido-sólido12.9 Relaciones de equilibrio y lixiviación en una sola etapa

12.10 Lixiviación a contracorriente en etapas múltiples12.11 lntroducción y equipo para cristalización12.12 Teoría de la cristalización

773776777783789794802813819822826832

Capítulo 13 Procesos de separación a través de una membrana 849

13.1 Introducción y tipos de procesos de separación a través de las membranas13.2 Procesos de membrana de penneación de Ifquidos o diálisis13.3 Procesos a través de una membrana para perrneación de gases13.4 Modelo de mezcla completa para la separación de gases por medio de membranas13.5 Modelo de mezcla completa para mezclas de multicomponentes13.6 Modelo de flujo cruzado para la separación de gases por membranas13.7 Derivación de ecuaciones para flujo a contracorriente y en paralelo para separación

de gases en membranas13.8 Derivación del método numérico de diferencias finitas para membranas asimétricas13.9 Procesos a través de una membrana de ósmosis inversa

13.10 Aplicaciones. equipo y modelos para ósmosis inversa13.11 Procesos a través de una membrana de ultrafiltración13.12 Procesos de membrana de microfiltración

849850854859865868

873882892898902905

Capítulo /4 Procesos de separación fisico-mecánicos 913

14.1 Introducción y clasificación de los procesos de separación fisico-mecánicos14.2 Filtración en la separación sólido-Iíquido14.3 Precipitación y sedimentación en la separación particular-fluido14.4 Procesos de separación por centrifugación14.5 Reducción mecánica de tamaño

913914928941953

Contenido

APÉ DICES

Apéndice A.l Constantes fundamentales )' factores de conversiónApéndice A.2 Propiedades físicas del aguaApéndice A.3 Propiedades físicas de compuestos inorgánicos y orgánicosApéndice A.4 Propiedades físicas de materiales alimenticios y biológicosApéndice A.S Propiedades de tuberías, duetos y tamices

965969979

10031007

Notación 1011

índice 1021