INTRODUCCIÓN A LA TRANSFERENCIA DE MASA

INTRODUCCIÓN A LA TRANSFERENCIA DE MASA

Es el fenómeno de transferir gases, líquidos, sólidos a en una dirección de gradiente direccional a través de un medio como sistema determinado.

Un sistema con dos o más constituyentes (mezclas) cuyas concentraciones varían de un punto a otro presentan una tendencia natural a transferir materia haciendo mínimas las diferencias de concentración dentro del sistema. Este fenómeno se llama transferencia de masa o materia.

La transferencia de masa cambia la composición de soluciones y mezclas mediante métodos que no implican necesariamente reacciones químicas y se caracteriza por transferir una sustancia a través de otra a escala molecular. Esta transferencia se produce cuando las concentraciones no son uniformes. Cuando se ponen en contacto dos fases que tienen diferente composición, la sustancia que se difunde abandona un lugar de una región de alta concentración y pasa a un lugar de baja concentración.

La transferencia de masa por difusión molecular es el tránsito de masa como resultado de una diferencia de concentración en una mezcla.

Existen numerosos ejemplos cotidianos de transporte de materia: la difusión de humo y otros contaminantes en la atmósfera; la transferencia de soluto entre las fases de un absorbedor de gas, un extractor o en una torre de enfriamiento; la mezcla del azúcar en un pocillo de tinto; el secado de la ropa (difusión del vapor de agua en el aire); el intercambio de oxígeno - gas carbónico en los pulmones.

Así, cuando se coloca azúcar en el café o se destapa un frasco de perfume en una habitación ocurre este fenómeno.

Hay dos modos de transferencia de masa:

Transferencia de Masa Molecular: Cuando la masa puede transferirse por medio del movimiento molecular fortuito en los fluidos (movimiento individual de las moléculas), debido a una diferencia de concentraciones. La difusión molecular puede ocurrir en sistemas de fluidos estancados o en fluidos que se están moviendo.

Transferencia de Masa Convectiva: Sucede cuando La masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puede ocurrir que el movimiento se efectúe en régimen laminar o turbulento. El flujo turbulento resulta del movimiento de grandes grupos de moléculas y es influenciado por las características dinámicas del flujo. Tales como densidad, viscosidad, etc.

Usualmente, ambos mecanismos 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. La transferencia de masa en sólidos porosos, líquidos y gases sigue el mismo principio, escrito por la ley de Fick.

ECUACIÓN GENERAL DE TRANSPORTE

La ecuación general de transporte molecular puede obtenerse a partir de un modelo gaseoso simple (teoría cinética de los gases). La ecuación resultante derivada de este modelo puede ser aplicada para describir los procesos de transporte molecular de cantidad de movimiento, calor y de masa, en gases, líquidos y sólidos.

Y neto = I (1) Ecuación general del transporte molecular

Y = Densidad de flujo (flujo por unidad de área kmol / s m2)

= Velocidad promedio de las moléculas de un gas m/s.

I = Recorrido libre medio de las moléculas en m

dG / dz = incremento de la concentración en la dirección z.

FENÓMENO DE TRANSPORTE RELACIONADO CON MOMENTO, CALOR Y MASA.

Fenómenos de transporte:

Los fenómenos de transporte hacen referencia a tres contenidos íntimamente relacionados (transferencia de momento, calor y masa), no solo por sus características matemáticas, sino por que frecuentemente se pueden presentar de forma simultánea.

Transferencia de momento lineal

Se refiere a la que se presenta en los materiales en movimiento, como en operaciones unitarias de flujo de fluidos, sedimentación y mezclado. Es debida a la diferencia de velocidades entre diferentes capas de fluido. Su estudio se basa en la ley física que establece que un cuerpo en movimiento en ausencia de fuerzas externas conserva su cantidad de movimiento, y en presencia de influencias externas se cumple que

Ecuación 1.1

Transferencia de calor

Es la transferencia de energía debida a una diferencia de temperatura entre dos cuerpos. Su estudio se centra en la ley física de la conservación de la energía.

Transferencia

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