Transferencia de masa

TRANSFERENCIA SIMULTÁNEA DE MASA Y CALOR

La transferencia de masa puede suceder simultáneamente con la transferencia de calor, ya sea como resultado de una diferencia de temperatura impuesta desde fuera o debido a la absorción o evolución de calor, lo cual generalmente sucede cuando una sustancia se transfiere de una fase a otra. En tales casos, dentro de una fase, el calor transferidoes el resultado, no ~610 de la conducción (convección) debida a la diferencia de temperatura que ocurriría en ausencia de transferencia de masa, sino que también incluye el calor sensible acarreado por la materia en difusión.

EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE MASA

Muchas clases de operaciones de transferencia de masa se relacionan con el problema del cambio de composición de las soluciones ymezclas, usando principios de transferencia de masa interfase. Ejemplos típicos de tales operaciones son: (1) la transferencia de un soluto de la fase gaseosa a la líquida, tal como se encuentra en la absorción, des humidificación y destilación (2) la transferencia de un soluto de la fase líquida a la gaseosa, tal como ocurre en los procesos de de absorción y de humidificación; (3) la transferencia deun soluto, de una fase líquida a una segunda fase líquida, no miscible, tal como existe en la extracción líquido-líquido (4) la transferencia de un soluto de
una fase sólida a una fluida, tal como en los procesos de secado y lixiviación y (5) la transferencia de un soluto de un fluido a la superficie de un sólido, tal como se encuentra en los procesos de absorción e intercambio de iones.
Lasoperaciones de transferencia de masa se realizan, usualmente, en torres diseñadas para proporcionar un contacto íntimo a las dos fases. Ese equipo se puede clasificar en cuatro tipos generales, de acuerdo con el método utilizado para producir el contacto interfase. Existen, o son posibles, muchas variedades y combinaciones de estos tipos, este estudio se restringirá a las principalesclasificaciones. Las torres de atomizador consisten en cámaras grandes abiertas a través de las cuales fluye la fase gaseosa y dentro de las cuales se introduce el líquido por medio de boquillas u tras medios de atomización.

La resistencia a la resistencia en la fase gaseosa, se reduce por el movimiento resolvente de las gotitas de fluidos descendentes. Las torres de atomización se utilizan en latransferencia de masa de los gases altamente solubles en los cuales la resistencia de la fase gaseosa usualmente controla la rapidez de transferencia de masa.

El principio inverso al de la torre de atomización es el de la torre de burbujas, en la cual el gas se dispersa en la fase líquida en forma de pequeñísimas burbujas. Las burbujitas proporcionan el área grande interfase de contacto, que senecesita.

La transferencia tiene lugar, tanto durante la formación de burbujas como durante el ascenso de las mismas a través del líquido. Las burbujas en movimiento reducen la resistencia de la fase líquida. Las torres de burbujas se utilizan con sistemas en los que la fase líquida controla la rapidez de transferencia de masa, esto es, la absorción de gases relativamente insolubles.

Elmecanismo básico de la transferencia de masa de las torres de burbujas también se encuentra en los tanques o estanques de lote de burbujas, donde el gas se dispersa en el fondo de los tanques. Este equipo se utiliza usualmente en la aeración de las aguas negras.

Las torres empacadas forman el tercer tipo general de equipo de transferencia de masa que consta de un contacto continuo entrela corriente de dos fases no miscibles. Dichas torres son columnas verticales que se han llenado con material de relleno. Se utiliza una gran variedad de materiales de relleno, desde cerámica, especialmente diseñada para este propósito, hasta pedazos de roca. El líquido se distribuye sobre el material de relleno y desciende por la superficie de éste en forma de películas delgadas o corrientes...