Clase De Difus On

Operaciones
Unitarias
Docente: Susana Leiva Guajardo

Primer Semestre 2015
Ingeniería Civil Industrial

II UNIDAD

Procesos de Transferencia de Masa

Desde los albores del
nacimiento de la Industria
Química a mediados del siglo
pasado, se vio la necesidad de
investigar y diseñar métodos
para separar los compuestos de
las mezclas, con el fin de
obtener sustancias con alto
índice de pureza.Aprovechando la facultad que tienen muchas
sustancias de ser solubles en algunas y ser
insolubles en otras, se pueden obtener muchas
separaciones o purificaciones.

Un ejemplo sencillo es la utilización
de la propiedad que tiene el aire de
disolver, hasta cierto límite, el agua
que se encuentra presente en una
sustancia sólida.
Esta propiedad que se utiliza en las
operaciones de secado es un casotípico de una transferencia de masa,
en donde, las moléculas de agua, en
estado liquido, migran desde el sólido
hasta la corriente de aire que las
disuelve en estado gaseoso.

Otro ejemplo es el proceso de purificación
del alcohol a partir de un mosto
fermentado al cual se le aplica calor y
mediante el contacto de las fases gaseosa y
líquida.

En varias etapas, se opera un proceso de separaciónde las moléculas del alcohol, el cual se recupera en la
parte superior de una torre de destilación.
Esta operación en donde opera una transferencia de
masa se denomina destilación fraccionada.

Difusión

Puede considerarse como un fenómeno de
desplazamiento que le ocurre a una sustancia a
través de otra en una sola fase, o como el
movimiento de una o varias sustancias a través
de otras en una ovarias fases.

Ejemplo:

A una taza de café le han depositado muy
suavemente en el fondo dos cubos de azúcar.
Al cabo de un tiempo podemos comprobar
que si probamos un poco del café de la
superficie probablemente no percibamos el
sabor azucarado.

De otra parte, si logramos tomar un poco del café
que se encuentra contiguo a los cubos de azúcar,
inmediatamente notamos un ligero sabor dulce.

Sifuese posible mantener durante varios horas el
sistema azúcar-café sin interferencias externas y
volviéramos a realizar la misma prueba de la
superficie y del fondo de la taza, lo más probable
será que en la superficie aun no percibamos el
sabor azucarado, mientras que en el fondo
apenas podríamos decir que el sabor dulce, acaso
se ha incrementado ligeramente.

Ahora bien, si con una cucharaagitamos el
contenido de la taza cinco o seis veces,
podemos comprobar que la mezcla azúcar-café,
es completamente homogénea y el sabor dulce
se percibirá igualmente en cualquier parte de la
mezcla.

En el ejemplo que acabamos de describir ocurren
dos fenómenos bien distintos; el primero se refiere
al movimiento espontáneo de las moléculas de
azúcar a través del café.

Dicho movimiento desde lospuntos de mayor
concentración hasta los puntos de menor
concentración se conoce como Difusión Molecular.
Mediante este proceso, la mezcla café-azúcar
conseguirá la homogeneidad después de mucho
tiempo, quizás dure varios días antes de llegar a un
estado de perfecto equilibrio.

El otro fenómeno descrito, por la agitación del
contenido de la taza de café mediante el
movimiento brusco de la cucharita,es un
movimiento de mezcla en el que grandes
porciones del líquido son obligadas a ponerse
en contacto íntimo con otras porciones
diferentes en donde se producen remolinos y
otros tipos de movimientos de convección
bruscos que en términos generales pueden ser
descritos, por el concepto de Turbulencia.

A la transferencia ocasionada por este
fenómeno se le denomina Difusión Turbulenta.
En estesegundo caso, la mezcla café-azúcar
conseguirá la homogeneidad en pocos
segundos.

Aunque la mezcla rápida descrita como
Difusión Turbulenta se opone al concepto de
Difusión Molecular, siempre será esta última
la responsable de alcanzar la homogenización
o uniformidad de la mezcla.

En toda difusión turbulenta se presenta
difusión molecular a escala microscópica;
Este fenómeno explica que en cada...