operaciones iii

APUNTES Nº8- OOUUIII- TRANSFERENCIA DE MASA

Los ejemplos más comunes de la transferencia de masa es la evaporación de agua desde un estanque hacia la atmósfera, la difusión de impurezas químicas en lagos, ríos y océanos a partir de fuentes puntuales naturales o artificiales. También hay transferencia de masa en los procesos de separación como la destilación, en los procesos de cristalización,etc.
La fuerza gobernante de la transferencia de masa es la diferencia de concentración. El movimiento al azar de las moléculas provoca una transferencia de masa neta desde una zona de alta concentración hasta una de baja concentración.
Si se desea que una reacción ocurra, los reactantes se deben contactar entre ellos, por lo cual sólo ocurrirá si hay movimiento o desplazamiento de materia. Siesta materia se desplaza dentro o entre fases, se le llama transferencia de masa.
En los alimentos el solvente más común es el agua, por o cual las reacciones son en su mayoría en medio acuoso, aunque se encuentran muchos casos de reacciones en medios no-acuosos, entre fases (líquidos inmiscibles, gas-líquido, sólido-líquido, etc.)

¿Cómo se produce una baja velocidad de Transferencia de Masa?Se consideran 3 circunstancias en las cuales se produce limitación por Transferencia de Masa:
En el seno de un fluido



En el entorno de una
interfase
En el interior de poros



Transferencia de Masa en el seno de un fluido:

Si no existe una fuente externa de mezclamiento, el movimiento en el seno de un fluido ocurrirá espontáneamente por difusión molecular o por convecciónnatural (advección). Ambos procesos son muy lentos como para producir una velocidad de transferencia de masa suficiente para la mayoría de los sistemas de reacción.
Se deberá introducir una fuente de potencia externa (agitador, bomba o compresor) para inducir la convección forzada y así aumentar la velocidad de T. de Masa. Esta velocidad dependerá de:
Nivel de mezclamiento, el cual depende a su vezde:
Diseño (geometría) del recipiente
Diseño del agitador
Potencia de agitación
Viscosidad y densidad del fluido, los que dependen de:
Composición del fluido
Temperatura ambiental.
En los recipientes de gran volumen, se generan zonas muertas en cuanto a la transferencia de masa, debido a:
Pobre diseño del reactor
Selección inapropiada del agitador
Velocidad de agitación lenta.

Cuando sedesarrolla algún tipo de proceso (Ej.: una reacción), se debe considerar el efecto de la T. de Masa en éste, ya que podría ser limitante de la velocidad del proceso. Para verificarlo, se debe aumentar la velocidad de agitación del fluido. Si aumenta la velocidad del proceso (en el Ej., la velocidad de reacción), significa que era la T. de M. la limitante. Si no varía la velocidad del proceso esque la T. de M. no lo está limitando.
Si en el proceso está involucrado algún sólido, se deben considerar los efectos del tamaño y la porosidad de éste, procurando la mayor homogeneidad posible.

Transferencia de Masa en interfases:

Cuando se tienen partículas, glóbulos o burbujas que transferirán un soluto al fluido que los contiene, se observan 3 etapas:
1. el soluto se mueve a través delglóbulo o burbuja hasta llegar a la capa límite de la interfase,
2. el soluto cruza la capa límite de la interfase y
3. el soluto se mueve desde el exterior de la capa límite de la interfase hacia el seno del fluido.
Generalmente se considera que la Etapa 2 es la limitante en cuanto a la velocidad de transporte de este soluto, debido a que sólo se produce difusión.

Teoría de la Capa Límite:Esta teoría es imprescindible para el estudio de los procesos de T. de M. La capa límite se define como una delgada capa de fluido que envuelve un cuerpo (partícula, glóbulo o burbuja) inmerso o en contacto con un fluido. El cuerpo puede ser un objeto sólido (como la pared de una cañería, la pared de un estanque, un agregado de células, un sustrato sólido, etc) u otro fluido de diferente fase...