Tranf de masa

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Tranf de masa

  1. 1. Transferencia de masa en estado estacionario Universidad del Cauca Tecnología Agroindustrial Mario Enríquez M. Sc. menriquez@unicauca.edu.co
  2. 2. Los fenómenos de transferencia de masa se refieren al movimiento de las moléculas o de corrientes de fluido causadas por una fuerza impulsora. La transferencia de masa ocurre en toda reacción química, ya sea dentro de un reactor industrial, un fermentador o un reactor de laboratorio. El transporte de masa se da en la mayoría de los procesos de separación, tales como la humidificación, secado, absorción, destilación, extracción líquido – líquido, entre otros. Transferencia de masa no significa movimiento de masa, sino que uno o varios componentes de una materia migran a otro lugar de menor concentración
  3. 3. Ejemplos cotidianos • Tinta en agua • Alcoholes • Removedor de uñas sin tapa
  4. 4. Gradiente de concentración Fuerza impulsora o potencial de impulso para el transporte de componentes, esta condición se denomina difusión ordinaria
  5. 5. La difusión de masa ocurre en: • Líquidos • Sólidos • Gases Como la transferencia de masa está fuertemente influida por el espacio molecular, la difusión ocurre más fácilmente en gases que en líquidos y más fácilmente en líquidos que en sólidos.
  6. 6. CLASIFICACIÓN DE LA TRANSFERENCIA DE MASA  Molecular: Si una solución es completamente uniforme con respecto a la concentración de sus componentes, no ocurre ninguna alteración; en cambio si no es uniforme, la solución alcanzará espontáneamente la uniformidad por difusión, ya que las sustancias se moverán de un punto de concentración elevada a otro de baja concentración. La rapidez de transferencia puede describirse adecuadamente en función del flujo molar, o moles/(tiempo)(área), ya que el área se mide en una dirección normal a la difusión.  Convectiva: La masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puede ocurrir que el movimiento se efectúe en régimen laminar o turbulento. El flujo turbulento resulta del movimiento de grandes grupos de moléculas y es influenciado por las características dinámicas del flujo. Tales como densidad, viscosidad, entre otros.
  7. 7. Difusión y difusividad La difusión es el movimiento, bajo la influencia de un estimulo físico, de un componente individual a través de una mezcla. La causa más frecuente de la difusión es un gradiente de concentración del componente que difunde. Un gradiente de concentración tiende a mover el componente en una dirección tal que iguale las concentraciones y anule el gradiente. La difusión también puede ser originada por un:  Gradiente de presión, difusión de presión.  Gradiente de temperatura, difusión térmica.
  8. 8.  Por la aplicación de una fuerza externa como el caso de una centrífuga, difusión forzada.  La difusión también tiene lugar en fases fluidas debido a la mezcla física o a los remolinos del flujo turbulento, difusión en régimen turbulento. • La difusividad es una característica de un compuesto y de su entorno (temperatura, presión, concentración), ya sea en una solución líquida, gaseosa o sólida y la naturaleza de los otros componentes.
  9. 9. Ejemplos • Dispersión de indicadores • Dispersión de tinta y vino
  10. 10. Ley de Fick JAZ o mA/A = flujo molar componente A en dirección z (kg mol de A/s m2) DAB = difusividad molecular de A en B (m2 /s) c = concentración (kg mol de A/m3) z o x = distancia (m)
  11. 11. Difusión molecular en gases
  12. 12. Difusión molecular en líquidos
  13. 13. Difusión molecular en sólidos Permeabilidad = DAB* S
  14. 14. Transferencia de masa en estado transitorio En muchos casos la concentración de un componente dentro de otro puede variar con el tiempo: • Sal en un alimento sólido • Sabor o componente volátil en un alimento seco • Absorción de agua por un material seco Se trabaja con la dimensión característica • Lámina: espesor • Cilindro: radio • Esfera: radio • Uso de cartas donde se relaciona la relación de concentración Vs
  15. 15. Pg 636 Singh
  16. 16. Separación por contacto de equilibrio • Absorción • Destilación • Extracción líquido-líquido • Lixiviación • Membranas • Cristalización • Adsorción
  17. 17. Contacto de equilibrio en una y varias etapas
  18. 18. Línea de operación
  19. 19. Destilación
  20. 20. Método de McCabe-Thiele
  21. 21. Método de McCabe-Thiele
  22. 22. Método de McCabe-Thiele
  23. 23. Método de McCabe-Thiele

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