Sistemas de produccion.

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INTRODUCCIÓN

La transferencia de masa se relaciona mucho con lo que es la transferencia de calor, incluyendo problemas significativos y ejemplos en la realidad, como lo es el ejemplo de que aproximadamente un tercio de la pérdida de calor que se presenta en una persona en reposo se debe a la evaporación. Teóricamente la transferencia de masa, es semejante a la transferencia de calor en diversos aspectos. Debemos diferenciar el movimiento de masas de un fluido entre la transferencia de masa, ya que esta necesita la disposición de dos regiones con estructuras químicas distintas. En la transferencia de masa la fuerza impulsora primaria es la diferencia de concentración mientras que por otro lado la fuerza impulsora para el flujo de fluidos es la diferencia de presión.

Las operaciones de transferencia de masa están presentes en la producción de fertilizantes, la industria azucarera, la producción de ácidos sulfúrico y clorhídrico, las refinerías de petróleo, etc. Estas operaciones se caracterizan por la transferencia, a escala molecular, de una sustancia a través de otra.  En pocas palabras, el transporte de masa ocurre cuando un constituyente viaja desde una región de alta concentración a otra de baja concentración. En este ensayo se trataran los principios de la transferencia de masa así como sus mecanismos, para situaciones que se aprecian de manera usual en la práctica.

¿Qué se entiende por transferencia de masa?

La transferencia de masa es la disposición de uno o varios componentes de una mezcla al trasladarse desde un lugar de alta concentración a otro lugar donde la concentración es menor. Un ejemplo nos dice que, si se pone un cristal de sulfato cúprico en agua, este cristal se disolverá y alrededor de su superficie la coloración del agua tomara un color azul, que se vuelve más intenso mientras más cerca este de dicha superficie. Conforme pase el tiempo, se podrá observar como la coloración en las zonas alejadas se vuelve más azul, mientras que dicho cristal desaparece gradualmente. Con ello se demuestra que el sulfato viaja de un lugar donde la concentración es más alta al lugar de menor concentración, como ya se mencionaba anteriormente. Por ello, permite la disolución de sulfato cúprico en el agua.

Temperatura

         Como se mencionó anteriormente la fuerza impulsora primaria es la diferencia de concentración, por lo que en otras palabras se puede decir que la fuerza impulsora para la transferencia de calor es la diferencia de temperatura. Esto pude verse como que una región a alta temperatura es la que tiene una alta concentración de calor y por esto la temperatura puede conocerse como una medida de la concentración de calor.

La fuerza impulsora para la transferencia de calor es la diferencia de temperatura. Como contraste, la fuerza impulsora para la transferencia de masa es la diferencia de concentración. Cuando no hay diferencia de temperaturas entre dos zonas no existe transferencia de calor.

Conducción

Recordando un poco, el calor se transfiere por conducción, radiación y convección, pero la masa se trasfiere sólo pro conducción y convección. Esto nos dice que la razón de conducción de calor en una dirección X es proporcional al gradiente de temperatura en esa dirección. Por otra parte, la razón de difusión de masa es muy semejante ya que de una especie química A en un medio de reposo, en dirección X, es proporcional al gradiente de concentración en esa dirección por lo cual nos lleva a hablar de la ley de Fick:

        La Ley de Fick de la difusión, fue propuesta en 1855, y esta afirma que la razón de difusión de una especie química en el espacio de una solución líquida o solida es proporcional al gradiente de concentración de esa especie en ese lugar. La concentración puede expresarse de distintas maneras, por mencionar algunas:

• Base másica: En ella, la concentración se expresa en términos de densidad la cual sabemos que es la masa por unidad de volumen.
• Base molar: Aquí, la concentración se expresa en términos de concentración molar, la cual es la cantidad de materia, en kmol, por unidad de volumen.

Por ello se afirma que la difusión y la convección siempre están presentes cuando existe una diferencia de concentración, ya que la diferencia de concentraciones hace que las moléculas de un compuesto tiendan a uniformar la concentración en un medio.

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