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DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE VOLUMÉTRICO GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE MATERIA KLAV


1. OBJETIVO

El objetivo de esta práctica es estudiar la operación de separación de absorción mediante diferentes experimentos en los que varían las condiciones de agitación y temperatura, y determinar el coeficiente volumétrico global de transferencia de materia (KLaV) del sistema estudiado de oxígenoen agua en un tanque agitado.

2. INTRODUCCIÓN

La absorción es una operación de separación que consiste en la transferencia de un componente de una mezcla gaseosa a una fase líquida donde es soluble.
La transferencia de materia se produce cuando se ponen en contacto dos fases que tienen diferentes composiciones, de manera que la sustancia que se difunde abandona un lugar de una región dealta concentración y pasa a un lugar de baja concentración.

La velocidad de transferencia de materia depende de una fuerza impulsora (diferencia de concentración) sobre una resistencia que indica la dificultad de las moléculas para transferirse en el medio. Esta resistencia se expresa como una constante de proporcionalidad entre la velocidad de transferencia y la diferencia de concentracionesdenominado: "Difusividad de masa". Un valor elevado de este parámetro significa que las moléculas se difunden fácilmente en el medio.

Los procesos de transferencia de materia 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, siendo los más utilizados la transferencia demateria.

La transferencia de materia se puede producir en una única fase o en dos fases, en función de ello se puede diferenciar:

Una Fase:

Transporte molecular o difusión:

Solamente existe transferencia de materia por movimiento individual de las moléculas del fluido. Se da en fluidos en reposo o que fluyen en régimen laminar.
El flujo que se transmite se puede expresar de lasiguiente manera:




Dónde: JA es el flujo molar del componente A en la dirección z de difusión medido en (Mol/m2·s) y Da es la difusividad del componente A en la mezcla medido en (m2/s)



Por convección:

En este tipo de transporte hay un componente adicional debido a la mezcla de partes macroscópicas del fluido con diferentes concentraciones. Ocurre en fluidos que fluyen en régimenturbulento. Puede haber convección natural (se debe a las diferentes densidades producidas por las diferentes concentraciones) o convección forzada (se debe a la acción de una fuerza externa que provoca un aumento en la velocidad de esta transferencia de materia).
El flujo transmitido se expresa de la siguiente forma:




Donde k es el coeficiente individual de transferencia de materia (m/s).Dos Fases:

Para que se produzca se debe satisfacer la condición de equilibrio, esta condición de equilibrio implica:

Igualdad de potencial químico para el componente en ambas fases (gradiente de concentración).
La transferencia de materia cesará cuando la relación de concentraciones de A entre las dos fases alcanza la del equilibrio.


Por convección:

Si el sistema se encuentraahora constituido por dos fases, 1 y 2, inmiscibles y en contacto entre sí, entre las que existe transporte de componente A, para estudiar este tipo de convección hay que tener en cuenta el estudio de los coeficientes individuales de transferencia de materia relacionados respectivamente con las resistencias ofrecidas por cada fase independiente y con la resistencia total ofrecida por ambas fases ala transferencia de materia.


Coeficientes individuales de transferencia de masa, kG y kL

Representan la cantidad de masa que pasa del núcleo de la fase a la interfase (o en dirección opuesta), a través de la unidad de superficie por unidad de tiempo, con fuerza motriz igual a la unidad. La fuerza motriz es la diferencia de concentración entre la fase y la interfase y se expresa en...