Difusión

Universidad Tecnológica Nacional
Facultad Regional Rosario
Cátedra de Ing. De las Reacciones

UNIDAD Nº 2:
Transferencia de Materia
2012

Ing. Roque Masciarelli - Ing Silvia Stancich - Ing. Stoppani Fernando

Ingeniería de las reacciones

INTRODUCCIÓN
Los fenómenos de transporte tienen lugar en aquellos procesos, conocidos como procesos de
transferencia, en los que se establece elmovimiento de una propiedad (masa, momento o
energía) en una o varias direcciones bajo la acción de una fuerza impulsora. Al movimiento de
una propiedad se le llama flujo.
Los fenómenos de transferencia de masa son comunes en la naturaleza e importantes en todas
las ramas de la ingeniería. Algunos ejemplos en los procesos industriales son: la remoción de
materiales contaminantes de lascorrientes de descarga de los gases y aguas contaminadas, la
difusión de neutrones dentro de los reactores nucleares, la difusión de sustancias al interior de
poros de carbón activado, la rapidez de las reacciones químicas catalizadas y biológicas, etc.

CLASIFICACIÓN GENERAL DE LA TRANSFERENCIA DE MASA
La experiencia nos demuestra que cuando abrimos un frasco de perfume o de cualquier otroliquido volátil, podemos olerlo rápidamente en un recinto cerrado. Decimos que las moléculas del
líquido después de evaporarse se difunden por el aire.
El mecanismo de transferencia de masa, depende de la dinámica del sistema en que se lleva a
cabo. Hay dos modos de transferencia de masa:

1.

Convectiva: La masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puede
ocurrir que elmovimiento se efectúe en régimen laminar o turbulento.

2.

Molecular o difusión ordinaria: La difusión molecular (o transporte molecular) puede
definirse como la transferencia (o desplazamiento) de moléculas individuales a través de un
fluido por medio de los desplazamientos individuales y desordenados de las moléculas,
debido a una diferencia de concentraciones. La difusión puede ocurrir ensistemas de fluidos
estancados o en fluidos que se están moviendo.
Puesto que las moléculas se desplazan en trayectorias al azar, la difusión molecular a veces
se

llama

también

proceso

con

trayectoria

aleatoria.

En

la

figura

se

muestra

esquemáticamente el proceso de difusión molecular. Se ilustra la trayectoria desordenada
que la molécula A puede seguir aldifundirse del punto (1)
al (2) a través de las moléculas de B. Si hay un número
mayor de moléculas de A cerca del punto (1) con
respecto al punto (2), entonces, y puesto que las
moléculas se difunden de manera desordenada, en
ambas

direcciones,

habrá

más

moléculas

de

A

difundiéndose de (1) a (2) que de (2) a (1).

1

Ingeniería de las reacciones

Usualmente, ambosmecanismos (convección y difusión) actúan simultáneamente. Sin embargo,
uno puede ser cuantitativamente dominante y por lo tanto, para el análisis de un problema en
particular, es necesario considerar solo a dicho mecanismo.
Considérese otro ejemplo, en el que se añade una gota de tinta azul a una taza de agua. Las
moléculas de la tinta se difundirán con lentitud en todas las partes del aguapor difusión
molecular. Para incrementar esta velocidad de mezclado de la tinta, se puede agitar el líquido
por medios mecánicos, como una cuchara, con lo cual se verifica una transferencia convectiva y
difusiva de masa.
Aunque la causa habitual de difusión es un gradiente de concentración, la difusión también
puede ser originada por un gradiente de presión, por un gradiente de temperatura opor la
aplicación de una fuerza externa como en el caso de una centrifuga. La difusión molecular
inducida por un gradiente de presión (no presión parcial) recibe el nombre de difusión por
presión, la inducida por la temperatura es la difusión térmica o efecto Soret, y la debida a un
campo externo (tales como gravitacional, eléctricos o magnéticos) es la difusión forzada. Las
tres son muy...