Transferencia de masa

Universidad Santa María

Núcleo Oriente

Facultad de Farmacia

Asignatura: Procesos Unitarios I

Tema: Transferencia de masa

Diciembre, 2022

          Al hablar sobre transferencia de masa debemos saber que se refiere al movimiento neto de masa de una corriente, fase, fracción o componente a otro. Y esto se da por la propensión, es decir, a la inclinación o tendencia de uno o más componentes de una mezcla cuando se traslada desde una zona de mayor concentración hacia una zona de menor concentración, y dicha transferencia cesa cuando se llega al equilibrio entre las fases debido a que ya no existe la fuerza que la impulsa. Este transporte puede ocurrir por difusión debido, generalmente, a un gradiente de concentración másico o molar, que vendría siendo la concentración o fracción molar, la cual actúa como la fuerza impulsora ya mencionada. También puede ocurrir por convección debido al movimiento del fluido. Cabe destacar que la transferencia de masa se da en operaciones unitarias como lo son la absorción, destilación, lixiviación, filtración por membrana, evaporación, secado, entre otras. En la industria farmacéutica, por ejemplo, también ocurren estos procesos tal como la disolución de un fármaco, que se emplea generalmente en formulaciones orales con el objetivo de evaluar in vitro el comportamiento del principio activo en su forma terminada, por lo cual es importante realizar pruebas de estas disoluciones para determinar la seguridad y eficacia de los productos. Así como también en procesos como lo es la transferencia de nutrientes y medicamento a la sangre, entre otros más.

          De esta manera, el objetivo de este ensayo es explicar los principios básicos que rigen los procesos de transferencia de masa.

          Entonces, podemos definir de una manera más simple que la transferencia de masa es básicamente aquella en donde una sustancia se transfiere a través de otra u otras a escala molecular y ocurre cuando se ponen en contacto dos sustancias con composiciones químicas diferentes. La sustancia que se difunde abandona una región de alta concentración y pasa a otra de concentración menor. Y debemos conocer también que esta puede ocurrir en los sólidos, líquidos y gases. Estos procesos de transferencia de masa son muy importantes porque la mayoría de los procesos químicos requieren de la purificación inicial de las materias primas o de la separación final de ciertos productos y subproductos. Para esto se utilizan las operaciones de transferencia de masa. Con mucha frecuencia, el costo principal de un proceso deriva de las separaciones, es decir, de estas transferencias de masa. Y los costos por separación o purificación van a depender directamente de la relación entre la concentración inicial y final de las sustancias separadas; sí esta relación es elevada, también serán los costos de producción.

          En muchos casos, es necesario tener el conocimiento de la velocidad de transporte de masa a fin de que se deba diseñar o bien sea analizar el equipo industrial para operaciones unitarias, en la determinación de la eficiencia de etapa, que debe conocerse para determinar el número de etapas reales que se necesita para una separación dada. Algunos de los ejemplos del papel que juega la transferencia de masa en los procesos industriales son la remoción de materiales contaminantes de las corrientes 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 así como el acondicionamiento del aire.

          Existe un mecanismo de transferencia de masa, que depende de la dinámica del sistema en que se lleva a cabo, como ya se mencionó anteriormente, puede ser molecular o convectiva. En la forma molecular más específicamente, la masa puede transferirse por medio del movimiento molecular fortuito en los fluidos, es decir, 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. Mientras que en la forma convectiva, 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, y otras características que tenga el flujo.  Ambos mecanismos van a actuar de manera simultánea, pero uno puede ser cuantitativamente dominante y por lo tanto, para el análisis de un problema en particular, es necesario considerar solo a dicho mecanismo.

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