COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE MASA OPERACIONES DE SEPARACIN

COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE MASA OPERACIONES DE SEPARACIÓN MECÁNICA

Una parte importante de las operaciones unitarias en Ingeniería Química se encaminan a separar las partes componentes de una sustancia Mezclas Separaciones Mecánicas Si cambia la composición de la mezcla se denominan “Operaciones de Transferencia de Masa”

Operaciones de Transferencia de Masa Se caracterizan por trasferir una sustancia a través de otra a escala molecular. La transferencia de masa es un resultado de las diferencias de concentraciones, en donde la sustancia que se difunde abandona un lugar en que esta muy concentrada y pasa a un lugar de baja concentración.

Clasificación v. Contacto directo de dos fases inmiscibles • Esta categoría es la más importante de todas e incluye a la mayoría de las operaciones de transferencia de masa. • Se aprovecha la circunstancia de que los diversos componentes están distribuidos en forma distinta entre las fases. • En algunos casos, la separación lograda de esta manera, proporciona inmediatamente una sustancia pura, debido a que una de las fases en equilibrio sólo contiene un componente.

Existen seis posibilidades de contacto interfacial: Gas-Gas: Puesto que, con pocas excepciones, todos los gases son completamente solubles entre sí, esta categoría no se realiza prácticamente. Gas-líquido Si todos los componentes del sistema se distribuyen entre las fases en el equilibrio, la operación se conoce como destilación fraccionada. Si la fase líquida es un líquido puro que sólo contiene un componente, mientras que la gaseosa contiene dos o más, la operación se conoce como humidificación o deshumidificación, según el sentido de la transferencia

ØGas-sólido Si se va a evaporar parcialmente una solución sólida sin la aparición de una fase líquida, la operación se llama entonces sublimación fraccionada. Si un sólido humedecido con un líquido volátil se expone a un gas relativamente seco, el líquido abandona el sólido y se difunde en el gas, operación que algunas veces se conoce como secado y otras como desorción. Si la difusión tiene lugar en el sentido opuesto; la operación se conoce como adsorción.

ØLiquido-liquido Las separaciones en que interviene el contacto entre dos fases líquidas insolubles se conocen como operaciones de extracción líquida. ØLíquido-sólido Cuando todos los componentes están presentes en las dos fases en el equilibrio, la operación se llama cristalización fraccionada. ØSólido-sólido Debido a las extraordinariamente lentas velocidades de difusión entre fases sólidas, no existen operaciones industriales de separación dentro de esta categoría.

v. Fases separadas por una membrana • Estas operaciones se utilizan relativamente con poca frecuencia, aun cuando su importancia va rápidamente en aumento. • Permiten una separación de componentes, porque no todos los componentes pueden atravesar las membranas. v Gas-gas En la difusión gaseosa o efusión, la membrana es microporosa. En una mezcla gaseosa, cuyos componentes tengan pesos moleculares diferentes, se pone en contacto con un diafragma de este tipo, los diferentes componentes de la mezcla pasan a través de los poros con una rapidez que depende de los pesos moleculares.

v Gas-líquido Estas son separaciones por permeación. v Líquido-líquido Se conoce como diálisis la separación de una sustancia cristalina presente en un coloide, mediante el contacto de la solución de ambos con un disolvente líquido y mediante una membrana permeable tan sólo al disolvente y a la sustancia cristalina disuelta. Si de un disolvente puro se separa una solución, por medio de una membrana permeable sólo al disolvente, éste se difunde en la solución y esta operación se conoce como ósmosis

v. Contacto directo de fases miscibles Debido a la dificultad para mantener los gradientes de concentración sin mezclar el fluido, las operaciones en esta categoría generalmente no son prácticas desde el punto de vista industrial. 1. La difusión térmica implica la formación de una diferencia de concentración dentro de una única fase gaseosa o líquida al someter al fluido a un gradiente de temperatura, con lo cual es posible separar los componentes de la solución. 2. Si a un vapor condensable, como vapor de agua, se le permite difundirse a través de una mezcla gaseosa, acarreará de preferencia a uno de los componentes, y realizará una separación por medio de la operación conocida como difusión de barrido. http: //www. youtube. com/watc h? v=7 Mv 4 b. Rg. Y 3 t 0

3. - Si la mezcla gaseosa se sujeta a una centrifugación muy rápida, los componentes se separarán debido a las fuerzas que actúan sobre las diversas moléculas, fuerzas que son ligeramente distintas por ser diferentes las masas deestas moléculas.

Coeficiente de Transferencia de Masa La rapidez de transferencia de una sustancia disuelta a través del fluido dependerá de la naturaleza del movimiento del fluido que prevalezca. kc= Coeficiente de transferencia de masa n. A= Tasa de transferencia de masa A= Área de transferencia de masa efectiva ∆CA= diferencia de fuerza de concentración de conducción

En flujo Laminar Al menos en principio, no se necesitan coeficientes de transferencia de masa en el flujo laminar, puesto que prevalece la difusión molecular. Sin embargo, es deseable poseer un método uniforme para trabajar tanto con flujo laminar como turbulento. CG/H FLUJO TURBULENTO INTERFAZ Ci FLUJO CG LAMINAR CL FLUJO CL TURBULENTO

En flujo Turbulento En la mayoría de las situaciones prácticamente útiles interviene el flujo turbulento. Por lo general, para dichas situaciones no es posible calcular coeficientes de transferencia de masa, debido a la imposibilidad para describir matemáticamente las condiciones de flujo. CL 0 CL REGIÓN DE GRAN TRANSFERENCIA DE MASA REGION DE FLUJO TURBULENTO Y MEZCLA COMPLETA (C = CL) Fig. 2. - DISMINUCION DEL ESPESOR DE LA CAPA LIMITE DE CONCENTRACION DEBIDO A VORTICES ASCENDENTES