Transferencia De Masa

Instroduccion

Los fenómenos de transporte tienen lugar en aquellos procesos, conocidos como procesos de transferencia, en los que se establece el movimiento de una propiedad ( masa, momentum o energía) en una o varias direcciones bajo la accion de una fuerza impulsora. Al movimiento de una propiedad se le llama flujo

Los procesos de transferencia de masa son importantes ya que la mayoría de los procesos químicos requieren de la purificación inicial de las materias primas o de la separación final de productos y subproductos. Para esto en general, se utilizan las operaciones de transferencia de masa.

Con frecuencia , el costo principal de un proceso deriva de las separaciones ( Transferencia de masa). Los costos por separación o purificación dependen directamente de la relación entre la concentración inicial y final de las sustancias separadas; sí esta relación es elevada, también serán los costos de produccion.

En muchos casos, es necesario conocer la velocidad de transporte de masa a fin de diseñar o analizar el equipo industrial para operaciones unitarias, en la determinación de la eficiencia de etapa, que debe conocerse para determinar el número de etapas reales que se necesita para una separación dada.

Algunos de los ejemplos del papel que juega la transferencia de masa en los procesos industriales son: la remoción de materiales contaminantes de las corrientes de descarga de los gases y aguas contaminadas, la difusión de neutrones dentro de los reactores nucleares, la difusión de sustancias al interior de poros de carbón activado, la rapidez de las reacciones químicas catalizadas y biológicas así como el acondicionamiento del aire, etc.

En la industria farmacéutica también ocurren procesos de transferencia de masa tal como la disolución de un fármaco, la transferencia de nutrientes y medicamento a la sangre, etc.

La Ley de Fick es el modelo matemático que describe la transferencia molecular de masa, en sistemas o procesos donde puede ocurrir solo difusión o bien difusión mas convección. En este trabajo, una idea central será el calculo de los coeficientes de transferencia de masa para diferentes sistemas( estados de agregación de la materia ).

Operaciones con Transferencia de Masa

Las operaciones en las cuales se cambia la composición de las soluciones, en ausencia de reacciones químicas, se llaman Operaciones de Transferencia de Masa. Las operaciones de transferencia de masa se caracterizan por transferir una sustancia a través de otras a escala molecular.

Esta transferencia es un resultado de la diferencia de concentraciones, o gradiente, en donde la sustancia que se difunde abandona un lugar en que está muy concentrado y pasa a un lugar de baja concentración.

En todas las operaciones de transferencia de masa deben existir dos fases en contacto entre las cuales se transfiere una sustancia que denominaremos soluto.

Transferencia Entre Fases Separadas Por Membranas

Sistemas Gas-Gas.

1. Efusión (membrana microporosa)

2. Permeación

Sistemas Gas-Líquido

1. Permeación

Sistemas Líquido-Líquido

1. Diálisis

2. Electrodiálisis

3. Ósmosis (Ósmosis Inversa)

Operaciones Directas e indirectas

Elección entre los métodos de separación

Se deben analizar todas las operaciones que permiten realizar la separación deseada.

El método elegido se basa fundamentalmente en el costo y la sencillez de la operación.

Operaciones en estado no estacionario

Operaciones en estado estacionario

Operaciones por etapas

Operaciones en contacto continuo.

Contacto Directo De Dos Fases Inmiscibles

Teniendo en cuenta los tres estados de agregación de la materia tenemos

Sistemas Gas-Gas.

No se utiliza prácticamente

Sistemas Gas-Líquido

1. Destilación

2. Absorción (Desorción)

3. Humidificación (Deshumidificación)

Sistemas Gas-Sólido

1. Sublimación

2. Adsorción (Desorción Secado)

Sistemas Líquido-Líquido

1. Extracción

Sistemas Líquido-Sólido

1. Cristalización

2. Lixiviación (Adsorción)

Sistemas Sólido-Sólido

No se utiliza.

.Proceso De Separación

Los procesos de separación pueden ser clasificados como procesos de transferencia de masas. La clasificación puede basarse en los medios de separación, mecánico o químico. La elección de la separación depende de una evaluación de ventajas y desventajas de cada uno. Las separaciones mecánicas suelen ser favorecidas en lo posible, debido al menor costo de operación comparado con las separaciones químicas. Los sistemas que no pueden ser separados por medios puramente mecánicos (por ejemplo, el petróleo) hacen que la separación química sea la solución restante. La mezcla a tratar puede ser una combinación de dos o más estados de agregacion.

Dependiendo de la mezcla cruda, se pueden utilizar varios procesos para separar las mezclas. Muchas veces tienen que usarse dos o más procesos en combinación, para obtener la separación deseada. Además de los procesos químicos, también pueden aplicarse procesos mecánicos.

Operaciones En Estado Estacionario y No Estacionario

Esta definición depende del comportamiento de las concentraciones en elproceso. Si las concentraciones a través del tiempo se mantienen invariables, paracualquier

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