02 Transferencia De Gases

Laboratorio de Ingeniería Sanitaria y Ambiental

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Leyes de los Gases
Es necesario conocer el comportamiento de los gases y las mezclas gaseosas en diversas
condiciones ambientales para el control de la contaminación del aire, el agua y el suelo. Por
ejemplo, en la degradación anaerobia4 de aguas residuales seproducen tres gases principales
CO2, CH4 y H2S, cada uno de los cuales es respectivamente corrosivo, rico en energía y
venenoso,. El gas que se desprende de la descomposición orgánica en zonas de confinamiento
puede originar incendios y explosiones que son un peligro para cualquier desarrollo urbano
en la zona o cercano a ella. Además, la disolución de gases en líquidos, así como la extracción
degases disueltos de líquidos son de especial importancia para el ingeniero y el científico
dedicados al campo ambiental.
Ley de Raoult y presión de vapor
La ley de Raoult se ocupa de la presión de vapor de una solución ideal (que se define como
aquella cuyas propiedades son un promedio molar de los componentes de esa solución). Ésta
ley establece que:
“Si una solución obedece la ley de Raoult, lapresión parcial5 de cualquier componente dependerá, en
primer término, de su volatilidad y, en segundo, de la calidad presente en la solución. La presión de
vapor del componente mide la primera propiedad, en tanto que su fracción molar mide la segunda.”
Matemáticamente, esto lo podemos expresar como:

Pa

X A PA

(1.7)

donde:
Pa = presión parcial del componente A en equilibrio con la solución.
PA =presión de vapor de la sustancia A pura a la temperatura de la solución.
XA = fracción molar del componente A en la solución.
Hay que advertir que la ley de Raoult difiere de la de Dalton. La primera permite calcular las
presiones parciales de la fase gaseosa con base en la composición del líquido. La ley de
Dalton, por su parte, define la presión parcial con base en la composición de la fasegaseosa,
que puede ser muy diferente de la líquida.
La separación de componentes con diferente presión de vapor, por evaporación/destilación y
condensación repetidas se lleva a cabo en diversas operaciones de procesamiento de residuos
industriales. Éste es un ejemplo práctico de la ley de Rauolt.

4

Oxidación de la materia orgánica utilizando aceptores distintos del oxigeno. En el proceso se producen CO2, H2O, H2S,
CH4, NH3, N2, materia orgánica reducida y más bacterias. La mayor parte de la energía se transforma en productos finales y
la producción de células es baja.
5
Presión de uno de los componentes en una mezcla de gases

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1-8

Impacto Ambiental y Manejo de Residuos Municipales___________________________________________________________________________________
Gases disueltos en líquidos.
Varias situaciones que se presentan en la ciencia y la ingeniería ambientales implican la
transferencia de gases, hacia adentro o fuera de los líquidos. Por ejemplo, en la aireación de
ríos y lagos se transfiere oxígeno del aire al agua para así proveer el oxígeno disuelto
indispensable para la vida acuática.Además la aireación para intercambio de gases en su forma más simple y directa tiene los
siguientes objetivos:
1. Adición de oxígeno a las aguas subterráneas para oxidar hierro y manganeso disueltos,
y en gran escala, para mantener la concentración deseada de oxígeno en tratamiento y
evacuación de aguas residuales.
2. Remoción de bióxido de carbono para reducir la corrosión e interferencia con elablandamiento de cal-carbonato.
3. Remoción de ácido sulfhídrico para eliminar olores y sabores, disminuir la corrosión
de los metales y la desintegración del cemento y concreto, y disminuir la interferencia
en la cloración.
4. Remoción de metano para prevenir incendios y explosiones.
5. Remoción de aceites y otras sustancias volátiles similares productoras de olores y
sabores, desprendidas por...