clase 3 unidad 3 1

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICERRECTORADO BARQUISIMETO
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

Ingeniería Química
Unidad III.
Balance de materia
Sistemas Multifásicos
Clase Nº13

Balance de Materia en Sistemas Multifásicos
Fase: “Un estado de la materia definido, homogéneo y uniforme”.
Transferencia de Masa: Entre los procesos industriales se destacanaquellos denominados de
separación, los cuales son estudiados como Operaciones Unitarias. Estos procesos son todos
aquellos cuya finalidad es separar una mezcla en sus componentes o un solo componente.
Mezcla Original
Fase II
Fase I
Componente de la Fase I
Componente que se desea separar
Componente de la Fase II

Se ponen en contacto

En el equilibrio
Fase I
Fase II

Migración del Componente común aambas
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fases de la Fase I a la Fase II

Balance de Materia en Sistemas Multifásicos
Sin embargo, existen varias formas de efectuar la separación en un sistema de dos
fases, entre las que se encuentran las siguientes:

Destilación

Cristalización

Extracción líquida

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Balance de Materia en Sistemas Multifásicos
Sistemas multifásicos
2 fases

Líquido-Gas
Procesos como:
•Secado
•Humidificación•Evaporación
•Condensación
•Destilación
•Absorción
•Entre otros

Sólido-Líquido

Líquido-Líquido

Procesos como:
•Cristalización
•Filtración
•Centrifugación
•Lixiviación
•Entre otros

Procesos como:
•Mezcladores
•Extracción de
mezclas L-L
•Entre otros

Gas- sólido
Procesos como:
•Lechos fluidizados
•Separación de
mezclas S-G
•Desecación
•Entre otros

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Balance de Materia en Sistemas MultifásicosSISTEMA GAS-LÍQUIDO
Diagrama de Fases de una sustancia pura
Pc

Gas

Steam

Existen infinidades de
Diagrama de Fases, para
construirlos solo se
necesitan las condiciones
normales de congelación,
ebullición, además del
punto triple y las
condiciones críticas

Tc

Línea de equilibrio S-V
(La sustancia puede ser Sólido,
Vapor o una mezcla S-V)

Línea de equilibrio S-L
(La sustancia puede ser sólido,Líquido o una mezcla S-L)

Línea de equilibrio L-V
(La sustancia puede ser líquido,
vapor o una mezcla L-V)

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Balance de Materia en Sistemas Multifásicos
• Vapor: Cualquier sustancia en estado gaseoso que se encuentre por debajo de su temperatura crítica
(Tc).
• Líquido Saturado: Cuando sus condiciones de presión y temperatura son tales que se encuentra sobre
la línea de saturación que separa lafase líquida y de la fase de vapor en estado completamente líquido.
• Vapor Saturado: Cuando sus condiciones de presión y temperatura son tales que se encuentra sobre la
línea de saturación que separa la fase líquida y de la fase de vapor en estado completamente gaseoso.
• Vapor Sobrecalentado: Cuando las condiciones de presión y temperatura se encuentra fuera de la
línea de vapor.
• LíquidoSubenfriado: Cuando las condiciones de presión y temperatura lo ubican a la izquierda de la
línea de saturación L-V.

Presión de vapor de un Componente Puro

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Sistemas Multifásicos
Evaporación y Ebullición

En un recipiente cerrado

Se alcanza el Equilibrio Dinámico

Pv
• Se coloca una superficie
que cubre al líquido
• No hay vapor en la fase
Gaseosa.

• Se retira la superficie y el líquido
comienza aevaporarse.
• La fase gaseosa se llena de vapor
y comienza el vapor a condensarse.

o
Pv (T )

• La velocidad de evaporación se iguala a la
velocidad de condensación.
• La presión parcial ejercida por el vapor es
igual a la Presión de Vapor del líquido a la
temperatura del sistema.

En un recipiente abierto

El recipiente se destapa

Comienza a evaporarse

Se evapora todo

Equilibrio EstáticoCuando la evaporación es muy rápida al líquido se dice que es VOLATIL. En las sustancias NO
VOLATILES la evaporación es casi nula o es muy lenta.
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Sistemas Multifásicos
Conclusiones de esta parte
• La evaporación de un líquido se detiene, si:
1) No hay suficiente líquido para que la fase gaseosa se “sature” de vapor, el vapor ejerce una
presión parcial menor a la presión de vapor del líquido a...