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Transferencia de masa - Coggle Diagram
Transferencia de masa
Difusión
es el movimiento de las moléculas en un fluido
Gradiente de concentración, densidad, fracción de masa, concentración molar o fracción molar
ocurre para mezcla de gases y/o solución liquido- solido
el fluido se mueve de las zonas de mayor concentración a las de menos concentración
Ley de Fick de la difusión
(Flujo de masa= Constante de poporcionalidad x gradiente de concentración)
𝐽𝐴 = −𝐷𝑣 (𝑑𝐶𝐴/𝑑b)
𝐽𝐴 = flux molar del componente A, (𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙/𝑚2ℎ)
𝐷𝑣 = difusividad volumétrica (𝑚2/ℎ)
𝐶𝐴 = concentración (𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙/𝑚3)
b= distancia en dirección de la difusión (m)
𝑚ሶ 𝑑𝑖𝑓 𝐴 = −𝐷𝑣A (dCA/db)
𝑚ሶ 𝑑𝑖𝑓 𝐴= razón de difusión de masa
𝐷𝑣 = difusividad volumétrica (𝑚2/ℎ)
𝐴= área de transferencia
𝐶𝐴 = concentración (𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙/𝑚3)
b= distancia en dirección de la difusión (m)
Gradiente de actividad
Gradiente de presión
Gradiente de temperatura (dT/dx)
Difusión térmica
Campo de fuerza exterior
Difusión forzada
Tipos de Operaciones
Destilación
es el proceso de separar los componentes de una mezcla líquida mediante el uso de la ebullición selectiva y la condensación.
separación esencialmente completa (componentes casi puros)
separación parcial (aumenta la concentración de los componentes de la mezcla)
Ejemplos en su aplicación
Obtención de agua destilada
La refinación del petróleo
Desalinización de agua de mar
Obtención de bebidas alcohólicas
La producción de perfumes
Métodos Principales
Destilación instantánea o flash de mezclas binarias
vaporización de una fracción definida del líquido, el vapor que se forma está en equilibrio con el líquido residual y se separa el vapor del líquido condensando el vapor
Se utiliza para la separación de los componentes con temperaturas de ebullición muy diferentes
Modalidad de operación
La alimentación se hace circular a través
xf
1mol
Bomba
Calentador
Válvula (regula la presión)
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Ecuación
xf = f.yd + (1-f).xb
Destilación continua
Con reflujo, Acción en un plato ideal
Combinación de rectificación y agotamiento
Extracción Liquido-Liquido
es la separación de los componentes de una solución líquida por contacto con otro líquido insoluble.
Alimentación (A y C)
solución que se va a extraer
Disolvente (B)
el líquido que se pone en contacto con la alimentación.
B = masa/tiempo de disolvente B
Extracto (E)
solución con soluto recuperado
E = masa/tiempo de solución E
y = fracción peso de C en-el disolvente rico (rico en B)
Refinado (R)
corriente de alimentación tratada, es el líquido residual de donde se separó el soluto
R = masa/tiempo de solución R
x = fracción peso de C en el disolvente pobre (rico en A)
Ejemplos de su aplicación
Industria bioquímica como la separación de antibióticos y la recuperación de proteínas de sustratos naturales
Extracción de metales como la recuperación del cobre de soluciones amoniacales
Recuperación de compuestos aromáticos como fenol, anilina o compuestos nitrogenados de las aguas de desecho, ya que constituyen una fuente contaminante.
Lixiviación o livixiviación líquido-sólido
es un proceso que separara el soluto deseado o eliminar un soluto indeseable de la fase sólida, ésta se pone en contacto
con una fase líquida
Ejemplos en su aplicación
En la producción de aceites vegetales, se emplean disolventes orgánicos como hexanoacetona y éter, para extraer aceite de palta, soya, semillas de lino, semillas de ricino, semillas de girasol, entre otros.
Fabricación de té y café instantáneo
Obtención de azúcar, de la remolacha con agua caliente.
En metalurgia extractiva, trabajar con los minerales oxidados. Como el sulfurado de cobre mediante el proceso de lixiviación bacteriana
Métodos Principales
Lixiviación por percolación a través de un lecho estacionario de sólidos
Lixiviación en lecho móvil
Lixiviación continua en contracorriente
Modalidad de operación
La fase 𝑉= líquido que sobre fluye de una etapa a otra en sentido contrario al del flujo del sólido
Etapa N
Se disuelve el soluto
Etapa 1
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Sólidos agotados
Ecuación:
Solución total:
V(n+1) + La = Va + Ln
V= el flujo de la solución en sobreflujo
L=flujo de este líquido retenido
La cascada contiene las n primeras unidades
Soluto:
V(n+1).Y(n+1) + La.xa = Ln.xn + Va.ya
xa= Solución retenida por el sólido que entra
xb= Solución retenida por el sólido que sale
yb= Solvente fresco que entra en el sistema
ya=Solución concentrada que sale del sistema