Casi Ingenieria

4. SECADO POR CONGELACIÓN AL VACIO

4.1 Elementos básicos del secado por congelación

4.1.1 Unidades de medida

En primer lugar sería conveniente pasar revista a los términos que se utilizan comunmente para expresar la cantidad de presión a que se somete la cámara de vacío utilizada para secar. Como el lector observará más adelante, el secado por congelación es uno de los procesos que serealizan al vacío y en condiciones que se encuentran por debajo de la presión atmosférica nórmalo La presión atmosférica normal (al nivel del mar) es de 1,033 kilogramos por centímetro cuadrado o 14,7 libras por pulgada cuadrada, 760 torr ó 1.000 milibareSo En el lenguaje científico 1 atmósfera equivale a 760 torr (1 torr equivale a 1 milímetro de mercurio, cuyo símbolo es Hg). Durante muchos añosla unidad de medidas para la presión se expresó en mm Hg. Más tarde, en reconocimiento al trabajo de Torricelli -la invención del barómetro de mercurio en 1843- la unidad recibió el nombre de torr. Sin embargo, los dos términos, mm Hg y torr, son de uso corriente y aparecerán indistintamente en este estudio.

Cabe mencionar que en el Système Internationale D'Unités (Sistema SI) la unidad demedida es el Pascal, que está relacionado con el bar. Otra unidad que se utiliza, pero que se considera, obsoleta, es el micron.

Torr mm Hg Micron Pascal Millibar
1 1 1.000 133,3 1,333
1 0 ' 1 0,1 100 13,33' 0,133
1 0 " 2 0,01 101,33 0,0133
1 0 " 3 0,001 1 0,133 0,00133

Cuadro 1. Unidades típicas utilizadas para medir la presión al vacio.

4.1. 2 Sublimación y evaporación

A los fines de este estudio, el secado por congelación se define como un método que se emplea para secar materiales de archivos y bibliotecas mojados, según el cual los materiales se congelan ydespués se someten al vacío, condición en la que pasan del estado sólido al de vapor sin pasar por la fase líquida. Cuando un líquido se transforma en vapor por medio del calor, el fenómeno se denomina evaporación. Cuando se encuentra en estado sólido (congelado), y se transforma en vapor mediante la aplicación de calor sin pasar por la fase líquida, se denomina sublimación. Un ejemplo desublimación es el siguiente: la conservación en las altas zonas montañosas, donde el agua de las carnes se congela y después se evapora (sublima) sin pasar por la fase líquida, que produce efectos secundarios indeseados.

El proceso de sublimación y evaporación depende en última instancia de la relación de la temperatura y la presión con la energía cinética (energía del movimiento constante) presente.En el agua en su estado líquido o sólido. Por ejemplo, en una tetera con agua, a medida que aumenta la temperatura aumenta la energía cinética y permite que las moléculas del líquido se escapen en forma de vapor. La vaporización máxima tiene lugar en el punto de ebullición, 100°C (212°F) a 1 atmósfera. Por el contrario, la presión del vapor de agua, es decir, la presión del vapor en equilibrio conel líquido, es de 760 mm Hg a 100°C. Si la presión atmosférica se reduce, por ejemplo, hasta 525,8 mm Hg, como sería el caso si el agua de la misma tetera hirviera en la cima de una montaña, el punto de ebullición disminuirá en varios grados y sería 90°C (194°F). Esto se debe a que a esa temperatura la presión del vapor de agua es de 525,8 mm Hg.
El agua en su estado sólido se comporta casi dela misma manera que en su estado líquido, salvo que la temperatura en que la energía del movimiento del sólido (hielo) libera las moléculas de vapor de agua, empieza en el extremo opuesto de la escala termométrica: del punto de congelación hacia abajo. Los valores numéricos de las escalas de la presión del vapor son muy bajos. La sublimación del cuerpo sólido tendrá lugar cuando se utilicen...