TOMO I
PRÁCTICA DETRANSFERENCIA DE MASA
LABORATORIO INTEGRAL I EQUIPO N°6
INGENIERÍA QUÍMICA | VI SEMESTRE
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ
PROFESORA: ING. MARÍA DE LOS ANGELES RUÍZ SANCHEZ
ALUMNOS: JORGE GALLEGOS MENDOZA ILAN ELIEZER ZARATE RUÍZ DANNY DAVID HERNANDEZ TRINIDAD BELEN
SEMESTRE:
GRUPO:
SEXTO
“F”
CARRERA: INGENIERÍA QUÍMICA
SALINA CRUZ, OAXACA A 28 DE ABRIL AB RIL DE 2018
TOMO I
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ
PROFESORA: ING. MARÍA DE LOS ANGELES RUÍZ SANCHEZ
ALUMNOS: JORGE GALLEGOS MENDOZA ILAN ELIEZER ZARATE RUÍZ DANNY DAVID HERNANDEZ TRINIDAD BELEN
SEMESTRE:
GRUPO:
SEXTO
“F”
CARRERA: INGENIERÍA QUÍMICA
SALINA CRUZ, OAXACA A 28 DE ABRIL AB RIL DE 2018
TOMO I
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TRANSFERENCIA DE MASA
Un sistema con dos o más constituyentes (mezclas) cuyas 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. Los procesos de transferencia de masa son importantes ya que la mayoría de los procesos químicos requieren de la purificación inicial de las materias primas o de la separación final de productos y subproductos. Para esto en general, se utilizan las operaciones las operaciones de transferencia de masa. Con frecuencia , el costo el costo principal de un proceso un proceso deriva de las separaciones ( Transferencia de masa). Los costos por separación o purificación dependen 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. de producción. En muchos casos, es necesario conocer la velocidad la velocidad de transporte de masa a fin de diseñar o analizar el equipo industrial para operaciones unitarias, en la determinación de la eficiencia 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 de materiales contaminantes de las corrientes de descarga de los gases 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 catalizadas y biológicas así como el acondicionamiento acondicionamiento del aire, del aire, etc. etc. En la industria farmacéutica también ocurren procesos de transferencia de masa tal como la disolución de un fármaco, la transferencia de nutrientes y medicamento a la sangre, sangre, etc. La ley La ley de Fick es el modelo el modelo matemático que describe la transferencia molecular de masa, en sistemas en sistemas o procesos donde puede ocurrir solo difusión o bien difusión más convección. En este trabajo, este trabajo, una una idea central será el cálculo el cálculo de los coeficientes de transferencia de masa para diferentes sistemas( estados de agregación de la materia ).
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OPERACIONES UNITARIAS DE TRANSFERENCIA DE MASA Absorción El componente, que está en fase gaseosa formando una mezcla con otros gases, pasa a la fase líquida en la cual es más soluble. Se manifiesta la transferencia de masa de la fase gaseosa a la fase líquida. En este proceso, cuando las concentraciones del componente a transferir son pequeñas en la solución inicial, el equilibrio se describe a través de la ley de Henry. Ejemplo: absorción de CO2 de los gases de combustión utilizando como absorbente la metanol amina. Desorción Esta operación es contraria a la anterior. El componente es despojado de una corriente líquida donde forma una mezcla y pasa a la fase gaseosa. Ejemplo: la desorción del CO2 absorbido en la metanol amina con el objeto de regenerarla, o sea de restaurarle la propiedad absolvedora. Destilación o Rectificación Consiste en la separación de mezclas líquidas homogéneas mediante el múltiple intercambio de los componentes entre las fases líquida y gaseosa. En esta operación los componentes pesados de la fase gaseosa pasan a la fase líquida, mientras que los componentes más ligeros de la fase líquida pasan a la fase gaseosa, es decir, que para este caso existirá una doble transferencia de masa entre las fases líquida y gaseosa. En condiciones ideales para estas operaciones se aplica la ley de Raoult. Ejemplo: la destilación del petróleo en las refinerías. Secado Consiste en remover el líquido de una masa sólida mediante la vaporización. Durante este proceso ocurre la transferencia de masa hacia la fase gaseosa. Ejemplo: el secado del azúcar refino. Lixiviación Esta operación consiste en remover de una mezcla sólida un componente soluble en un solvente líquido, en el cual el resto de los sólidos son insolubles. Ejemplo: disolución de carbonato de níquel en una disolución amoniacal en el proceso productivo de Nicaro. Extracción Esta operación se realiza en un sistema líquido-líquido, consiste en la separación de un componente diluido en un solvente líquido por otro líquido prácticamente inmiscible o miscible parcialmente con el primer solvente. En este caso, el componente, a extraer de la disolución inicial, va de una fase líquida a otra fase líquida. Ejemplo: extracción del ácido acético mezclado con benceno, utilizando agua como solvente.
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Adsorción Consiste en la eliminación selectiva de un componente gaseoso o líquido de una mezcla, mediante un adsorbente sólido poroso, la separación está caracterizada por el paso de la sustancia de la fase gaseosa o líquida a la fase sólida. Ejemplo: la decoloración del sirope con carbón activado en la producción de azúcar refino. Otro ejemplo es el intercambio iónico, utilizado frecuentemente durante el tratamiento del agua inyectada a las calderas para la producción de vapor, consiste en la separación sobre la base de la capacidad de algunas materias sólidas (ionitos), de cambiar sus iones móviles por iones pertenecientes a disoluciones de electrolitos al ponerse en contacto con las mismas.
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6.1 COEFICIENTES DE DIFUSIÓN GASEOSA EN CELDAS ARNOLD.
OBJETIVOS. Objetivo General: Calcular el coeficiente de difusión binaria en fase gaseosa para la difusión molecular en estado seudo-estacionario de un componente a través de una película de gas estancada. Objetivos Específicos:
Determinar el valor de la difusividad de una sustancia en aire de manera experimental mediante el modelo de la Celda de Arnold.
Comparar el valor obtenido experimentalmente contra los valores obtenidos en la literatura para el coeficiente de difusión para el sistema éter etílico-aire.
INTRODUCCIÓN. Difusión: La transferencia de masa por difusión molecular es el tránsito de masa como resultado de una diferencia de concentración en una mezcla. Cuando un sistema contiene dos o más componentes cuyas concentraciones varían de un punto a otro, presenta una tendencia natural a transferir la masa, minimizando las diferencias de concentración en el sistema
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El transporte de un constituyente, de una región de alta concentración a una de baja concentración se llama transferencia de masa. La fuerza impulsora para la transferencia de masa es la diferencia de concentración. Si no existe diferencia entre las concentraciones de una especie en regiones diferentes de un medio, no habrá transferencia de masa.
La materia se transfiere mediante dos tipos de mecanismos de transferencia, la conducción (llamada difusión) y convección. El mecanismo de transferencia de masa depende de la dinámica del sistema en el que se lleva a cabo. La masa se puede transferir por movimiento molecular en fluidos en reposo (conducción), o bien puede transferirse desde una superficie contenida en el seno de fluido que se mueve, ayudada por las características dinámicas de flujo, esto es el movimiento forzado de grandes grupos de moléculas (convección).
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Convección: La razón de difusión de masa de una especia química A en un medio en reposo, en la dirección x, es proporcional al gradiente de concentración (dC/dx) en esa dirección y se expresa mediante la Ley de Fick de la difusión: Convección: la convección de masa (o transferencia de masa por convección) es el mecanismo de transferencia de masa entre una superficie y un fluido en movimiento en el que intervienen tanto la difusión de masa como el movimiento de la masa de fluido. El movimiento del fluido mejora en forma considerable la transferencia de masa, al quitar el fluido con alta concentración cercano a la superficie y reemplazarlo por el de concentración más baja que se encuentra más alejado. La transferencia de masa puede ocurrir en los líquidos y en los sólidos, al igual que en los gases. Por ejemplo, el agua contenida en una taza que se evapora, como resultado de que las moléculas de agua se difunden hacia el aire (Transferencia de masa líquida a gaseosa). Un trozo de CO2 sólido (hielo seco) se hace más pequeño con el transcurso del tiempo, ya que sus moléculas de CO2 se difunden hacia el aire (transferencia de masa sólida a gaseosa). Una cucharada de azúcar en una taza de café se mueve hacia arriba y lo endulza, aunque las moléculas de azúcar son mucho más pesadas que las de agua (transferencia de masa sólida a líquida). También puede ocurrir la transferencia de masa de un gas hacia un líquido o hacia un sólido, si la concentración de éstos es más alta en la fase gaseosa. Por ejemplo, una pequeña fracción del O2 que se encuentra en el aire se difunde hacia el agua y satisface las necesidades de oxígeno de los animales marinos. La difusión del carbono hacia el hierro en el curso del cementado es un ejemplo de un proceso de difusión de sólido a sólido.
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La transferencia de masa juega un papel muy importante en muchos procesos industriales: la remoción de materiales contaminantes de las corrientes de descarga de los gases del agua contaminada, la difusión de neutrones dentro de los reactores nucleares, la difusión de sustancias que los poros del carbón activado absorben, son ejemplos típicos. La rapidez con la cual se transfiere un componente en una mezcla dependerá del gradiente de concentración existente en un punto y en una dirección dados. Su movimiento está descrito por el flux, el cual está relacionado con la difusividad por medio de la Primera Ley de Fick para un sistema isobárico e isotérmico.
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DIFUSIÓN DE MASA: ECUACIÓN DE FICK. La difusión molecular (o transporte molecular) puede definirse como la transferencia (o desplazamiento) de moléculas individuales a través de un fluido por medio de los desplazamientos individuales y desordenados de las moléculas. Podemos imaginar a las moléculas desplazándose en línea recta y cambiando su dirección al rebotar otras moléculas cuando chocan. Puesto que las moléculas se desplazan en trayectorias al azar, la difusión molecular a veces se llama también proceso con trayectoria aleatoria
Diagrama esquemático del proceso de difusión molecular (geankoplis-1992)
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El transporte molecular de materia puede describirse mediante la Ley de Fick. Esta Ley afirma que la razón de difusión de una especie química en el espacio de una mezcla gaseosa (o de una solución liquida o solida) es proporcional al gradiente de concentración de esa especie en ese lugar. Lo anterior se expresa como:
Según esta expresión observamos que la especie A difunde en la dirección en que disminuye su concentración, por ello el signo negativo. En otras palabras, podemos decir que: “El flujo neto de moléculas se relaciona directamente con la diferencia de concentración respecto a la
posición (gradiente de concentración) mediante una relación causa efecto, es decir la diferencia de concentración producirá el flujo de masa difusivo”.
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DEMOSTRACIÓN DEL CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE DIFUSIVIDAD POR MEDIO DE LA CELDA DE ARNOLD. El coeficiente de difusión, para un sistema gaseoso, puede ser medido experimentalmente en una celda de difusión de Arnold. Consta de un tubo angosto parcialmente lleno con líquido puro A, (figura 1), el cual se mantiene a temperatura y presión constante por medio de un baño de agua. Un gas B se hace fluir a través del terminal abierto del tubo; debe tener una solubilidad despreciable en el líquido A al tiempo que debe ser inerte químicamente a él. El componente A se vaporiza y difunde dentro de la fase gaseosa La velocidad de vaporización de A, puede ser expresada matemáticamente en términos del flujo másico o molar
Considere la celda de difusión de Arnold mostrada en la figura, conteniendo un liquido solvente A. La temperatura y la presión de la celda se mantienen constantes tanto como sea posible. Un flujo constante de gas insoluble B que pasa en la parte superior de la celda establece una película estancada por encima del líquido. El vapor de A difunde hacia arriba a través de esta película y se mezcla con B puro en la parte superior de la celda. En el tiempo t la celda tiene la profundidad de la interfaz Zi, medida desde la parte superior de la celda hasta la base del menisco del líquido. Usando un estado casi estacionario de la solución ideal que regulan la profundidad de la interfaz se puede desmostar que:
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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. MATERIAL. Para el desarrollo de la práctica se requieren los siguientes materiales: 1. Sustancia sugerida para trabajar: Éter, Disulfuro de carbono, Acetona, Cloroformo, etc. (Para esta práctica se utilizará Éter Etílico). 2. Dos jeringas graduadas. 3. Resistencia para calentamiento del baño de agua. 4. Agitador manual (Para uniformizar la temperatura del baño) 5. Compresor de aire. 6. Termómetro. 7. Manómetro
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EQUIPO: El equipo que se utilizara para la práctica consta de:
1. Filtros de Aire: Realizan una limpieza preliminar del aire, lo deshumidifican antes de que entre a la columna de adsorción y también amortiguan el flujo de aire. El primer filtro contiene algodón para la remoción de partículas, el segundo silica gel y el ultimo filtro contiene material deshumidificador (estos dos últimos materiales cumplen la función de eliminar la humedad del aire pues debe llegar seco a la columna de adsorción).
2. Columna de adsorción: la longitud de la columna, es la variable más importante puesto que de ella depende la calidad del aire que pasa por el tubo de difusión (Nuestra columna de absorción es de material PVC y plástico).
3. Serpentín de cobre: este se encarga de conducir el aire dentro (se encuentra dentro de la cuba) del sistema con el fin de uniformizar la temperatura del sistema.
4. Cuba: la cuba va con agua hasta un nivel ligeramente superior al tubo de difusión.
5. Tubo de difusión: el recipiente que contiene la muestra debe de estar graduado para lograr una mayor facilidad al momento de calcular el coeficiente de difusividad.
6. Compresor: es aquel equipo que aumenta la presión de un gas o del mismo aire, que tiene una presión de una atmosfera, a través de la disminución del volumen con ayuda de émbolos, paletas, diafragmas, engranes o lóbulos.
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PROCEDIMIENTO A SEGUIR: 1.- Conectar todo el equipo al compresor con ayuda de abrazaderas o de un adhesivo industrial. 2.- llenar una jeringa con la muestra a tratar y ponerla por encima de otra en un tubo donde circulara el flujo de aire. 3.- Encender la resistencia y preparar el baño térmico. Con apoyo de un termómetro hay que asegurarse que tenga la temperatura adecuada. 4.- Poner en marcha el compresor. Fijarse que no haya fugas y medir la presión a la que se trabaja con la ayuda del manómetro. 5.- Una vez establecido la temperatura y presión adecuadas se inyecta la muestra en la jeringa inferior. 6.- Cada vez que vaya disminuyendo una cantidad conocida de la muestra se toma su tiempo. Al final se debe de tomar un tiempo promedio.
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PRÁCTICA 1 DE DIFUSIVIDAD
OBJETIVO: > Que el alumno conozca y analice cómo funciona la difusividad. RESUMEN: En esta práctica se podrá observar lo que es la difusividad y su aplicación a través de los compuestos con los que se puede observar el fenómeno. MATERIALES: * Vaso * Agua (fría y caliente) * tinta DESARROLLO DE LA PRACTICA:
CONCLUSIÓN:
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BIBLIOGRAFÍA Libros Fenómenos de Transporte, R.B. Bird., W.E. Stewart, E.N. Lightfoot Operaciones de Transferencia de Masa, Robert. E Treybal. Transferencia de Calor y Masa, Yunus A. Cengel.
Documentos PDF. Fenómenos de Transporte, Fundamentos de Transferencia de Masa, Prof. Pedro Vargas. Disponible en: www. Fenomenosdetransporte.wordpress.com Difusividad, Laboratorio de Procesos Químicos. Instituto Universitario de Tecnología “Alonso Gamero”.
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6.2 COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DE MASA EN DIFERENTES DISPOSITIVOS
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6.2 COEFICIENTE TRANSFERENCIA DE MASA EN DIFERENTES DISPOSITIVOS Hasta este punto, se ha restringido la atención a problemas de transferencia de calor en los que no intervino transferencia de masa. Sin embargo, ésta interviene en muchos problemas significativos de transferencia de calor que se encuentran en la realidad. Por ejemplo, alrededor de un tercio de la pérdida de calor de una persona en reposo se debe a la evaporación. Resulta que la transferencia de masa es análoga a la transferencia de calor en muchos aspectos y existe una cercana semejanza entre las relaciones de ambas. En este capítulo, se discuten los mecanismos de la transferencia de masa y se desarrollan relaciones para la razón de esa transferencia, para situaciones que se encuentran de manera común en la práctica. Debe distinguirse entre la transferencia de masa y el movimiento de masas de fluido (o flujo de fluidos) que se presenta en un nivel macroscópico conforme un fluido se transporta de un lugar a otro. La transferencia de masa requiere la presencia de dos regiones con composiciones químicas diferentes y se refiere al movimiento de especies químicas desde una región de alta concentración hacia una de concentración menor. La fuerza impulsora primaria para el flujo de fluidos es la diferencia de presión, en tanto que, para la transferencia de masa, es la diferencia de concentración. Se empieza este capítulo con el señalamiento de numerosas analogías entre la transferencia de masa y la de calor, y son trazados paralelos entre ellas. A continuación, se discuten las condiciones de frontera asociadas con la transferencia de masa y la difusión unidimensional, estacionaria y transitoria, y se sigue con una discusión de la transferencia de masa en un medio en movimiento. Por último, se considera la transferencia de masa por convección y la transferencia simultánea de calor y de masa.
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OBJETIVOS
Comprender el gradiente de concentración y el mecanismo físico de la transferencia de Masa
Reconocer la analogía entre la transferencia de calor y la de masa
Describir la concentración en un lugar en términos de masa o molares y relacionar la
Razón de la difusión con el gradiente de concentración por medio de la ley de Fick
Calcular la razón de la difusión de masa a través de una capa simple en condiciones Estacionarias
Predecir la migración del vapor de agua en los edificios
Efectuar un análisis de la difusión transitoria de masa en medios grandes
Calcular la transferencia de masa por convección, y Analizar la transferencia simultánea de calor y de masa.
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INTRODUCCIÓN Es común observar que siempre que existe una falta de equilibrio de un producto en un medio, la naturaleza tiende a redistribuirlo hasta que se establece un “equilibrio” o “igualdad”. Con frecuencia, a esta tendencia se le menciona como la fuerza impulsora, mecanismo que se encuentra detrás de muchos fenómenos de transporte que ocurren en forma natural. Si se define la cantidad de un producto por unidad de volumen como la concentración del mismo, puede decirse que el flujo de un producto siempre se presenta en la dirección de la concentración decreciente; es decir, desde la región de alta concentración hacia la de baja concentración. El producto sencillamente se escurre en el curso de la redistribución y, de este modo, el flujo es un proceso de difusión. La razón del flujo de un producto es proporcional al gradiente de concentración, dC/dx (el cual representa el cambio en la concentración C por unidad de longitud en la dirección x del flujo) y al área A normal a la dirección de ese flujo, y se expresa como
Siempre que existe diferencia de concentración de una cantidad física en un medio, la naturaleza tiende a igualar las cosas al forzar un flujo desde la región de alta concentración hacia la de baja.
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Gasto (Área normal) (Gradiente de concentración) o bien
Aquí, la constante de proporcionalidad kdif es el coeficiente de difusión del medio, el cual es una medida de la rapidez con la que se difunde un producto en ese medio; se tiene también el signo negativo para hacer que el flujo en la dirección positiva sea una cantidad positiva (nótese que dC/dx es una cantidad negativa, ya que la concentración decrece en la dirección del flujo). Puede ser que el lector recuerde que la ley de Fourier de la conducción del calor, la ley de Ohm de la conducción eléctrica y la ley de Newton de la viscosidad tiene la forma de la ecuación. Para entender mejor el proceso de difusión, considérese un tanque que está dividido en dos partes iguales mediante una partición. Al inicio, la mitad izquierda del tanque contiene gas nitrógeno, N2, en tanto que la derecha contiene aire (alrededor de 21% de O2 y 79% de N2), a la misma temperatura y presión. Las moléculas de O2 y N2 están indicadas por círculos oscuros y claros, respectivamente. Cuando se elimina la partición, se sabe que las moléculas de N2 empezarán a difundirse hacia el aire, al mismo tiempo que las de O2 se difunden hacia las de N2, como se muestra en la figura 14-2. Si se espera el tiempo suficiente, se tendrá una mezcla homogénea de N2 y O2 en el tanque. Puede explicarse este proceso de difusión de masa al considerar un plano imaginario, indicado en la figura por la línea punteada, de la siguiente forma: Las moléculas de gas se mueven de manera aleatoria y, por consiguiente, la probabilidad de que una molécula se mueva hacia la derecha o hacia la izquierda es la misma. Como consecuencia, la mitad de las moléculas que se encuentran hacia uno de los lados de la línea punteada en cualquier momento dado se moverán hacia el otro lado. Puesto que la concentración de N2 es mayor en el lado izquierdo que en el derecho, más moléculas de este tipo se moverán hacia la derecha que hacia la izquierda, lo que lleva a que exista un flujo neto de N2 hacia la derecha. Como resultado, se dice que el N2 se transfiere hacia la derecha. Puede darse un argumento semejante para el O2 que se transfiere hacia la izquierda. El proceso continúa hasta que se establecen concentraciones uniformes de N2 y O2 en todo el contenido del tanque, de manera que el número de moléculas N2 (o de O2) que se mueven hacia la derecha sea.
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Tanque que contiene N2 y aire en sus dos compartimientos, y la difusión del N2 hacia el aire (y la difusión del O2 hacia el N2) cuando se quita la partición.
Igual al que se mueve hacia la izquierda, lo que da por resultado una transferencia neta cero de N2 u O2 de uno a otro lado de un plano imaginario. Las moléculas que existen en una mezcla gaseosa chocan continuamente entre sí y el proceso de difusión es fuertemente influido por estas colisiones.
La colisión de moléculas semejantes tiene poca consecuencia, ya que son idénticas y no hay diferencia respecto a cuál de ellas cruza cierto plano. Sin embargo, la de moléculas diferentes influye sobre la razón de la difusión, puesto que moléculas diferentes pueden tener masas distintas y, por consiguiente, cantidades de movimiento diferentes; en consecuencia, las moléculas más pesadas dominan el proceso de difusión.
Los coeficientes de difusión y, por ende, la razón de difusión de los gases depende intensamente de la temperatura, ya que ésta es una medida de la velocidad promedio de las moléculas del gas. Por lo tanto, la razón de difusión es más alta a temperaturas más elevadas.
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La transferencia de masa puede ocurrir en los líquidos y en los sólidos, al igual que en los gases. Por ejemplo, llega un momento en el que una taza de agua que se deja en un cuarto se evapora, como resultado de que las moléculas de agua se difunden hacia el aire (transferencia de masa líquida a gaseosa).
Un trozo de CO2 sólido (hielo seco) también se hace más pequeño con el transcurso del tiempo, ya que sus moléculas de CO2 se difunden hacia el aire (transferencia de masa sólida a gaseosa).
Con el tiempo, una cucharada de azúcar en una taza de café se mueve hacia arriba y lo endulza, aunque las moléculas de azúcar son mucho más pesadas que las de agua; igualmente, las moléculas de un lápiz de color introducido en un vaso de agua se difunden hacia ésta, como se evidencia por la dispersión gradual del color en esa agua (transferencia de masa sólida a líquida).
Por supuesto, también puede ocurrir la transferencia de masa de un gas hacia un líquido o hacia un sólido, si la concentración de éstos es más alta en la fase gaseosa. Por ejemplo, una pequeña fracción del O2 que se encuentra en el aire se difunde hacia el agua y satisface las necesidades de oxígeno de los animales marinos.
La difusión del carbono hacia el hierro en el curso del cementado, el dopado de los semiconductores para transistores y la migración de moléculas dopadas en los semiconductores a alta temperatura son ejemplos de procesos de difusión de sólido a sólido Otro factor que influye en el proceso de difusión es el espaciamiento molecular. En general, entre mayor sea éste, más alta es la razón de difusión.
Por lo tanto, lo típico es que la razón de difusión sea mucho más alta en los gases que en los líquidos, y mucho más alta en éstos que en los sólidos. Los coeficientes de difusión en las mezclas gaseosas son
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unos cuantos órdenes de magnitud más grandes que los correspondientes a las soluciones líquidas o sólidas.
Algunos ejemplos de transferencia de masa que comprenden un líquido y/o un sólido.
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ANALOGÍA ENTRE LA TRANSFERENCIA DE MASA Y LA DE CALOR Se ha consumido una cantidad considerable de tiempo en el estudio de la transferencia de calor y se podría consumir el mismo en el estudio de la transferencia de masa. Empero, los mecanismos de ambas son análogos entre sí y, como consecuencia, puede desarrollarse una comprensión de la transferencia de masa en corto tiempo y con poco esfuerzo, sencillamente al trazar paralelos entre ellas. El establecimiento de esos “puentes” entre las dos áreas, no relacionadas en apariencia, hará posible
usar el conocimiento de la transferencia de calor para resolver problemas de transferencia de masa. De manera alterna, adquirir un conocimiento aplicable de transferencia de masa ayudará a comprender mejor los procesos de transferencia de calor, al concebir a éste como una sustancia sin masa, como lo hicieron en el siglo XIX. La teoría de Corta duración del calórico, referente al calor, es el origen de la mayor parte de la terminología de la transferencia de calor usada en la actualidad y sirvió bien para sus fines hasta que se reemplazó por la teoría cinética. En esencia, la masa es energía, ya que masa y energía pueden convertirse una en la otra según la fórmula de Einstein E mc2, en donde c es la velocidad de la luz. Por lo tanto, la masa y el calor pueden mirarse como dos formas diferentes de energía y explotar ventajosamente esto, sin irse por la borda.
Analogía entre la transferencia de calor y la de masa.
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Clasificación general de transferencia de masa El mecanismo de transferencia de masa, depende de la dinámica del sistema en que se lleva acabo. Hay dos modos de transferencia de masa;
Molecular: l masa puede transferirse promedio 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.
Convectiva: la masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puede ocurrir que el movimiento se efectué en régimen la minar 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 solidos porosos, líquidos y gases sigue el mismo principio, descrito por la ley de Fick.
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Ejemplo de coeficiente de transferencia de masa Materiales
Psicrómetro.
Torre de enfriamiento.
Bomba.
2 termómetros
Agua.
Regla
PROCEDIMIENTO 1.- Con el psicrómetro se mide la temperatura seca y húmeda del medio ambiente. 2.- Se toma la regla y se empieza a medir a ojo las aletas de la torre de enfriamiento una vez medidas estas se proceden a calcular el área. 3.- Una vez tomadas las medidas se enciende la bomba. Ya que empieza a circular el agua se toma un aproximado del área de contacto con la que está trabajando la torre. 4.- Al mismo tiempo que la bomba se enciende el ventilador en contracorriente con el aguapara saber con qué temperatura sale el aire y que humedad tiene. 5.- Una vez que el ciclo está cerrado con la bomba metiendo agua, el ventilador con el aire y el agua saliente recirculándose. Se toman la temperatura del agua a la entrada y salida, así como la temperatura del aire en la salida.6.- Con todos los datos plasmados se procede a realizar los cálculos pertinentes
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CÁLCULOS Datos de Psicrómetro:
Datos de Carta Psicométrica:
Temp. Seca: 25°C
Y1: 0.016Temp.
Húmeda: 22°C
Y2: 0.0216 Yi: 0.024
Temp. De Agua: Entrada: 28.1°C Salida: 27°C Temp.
Temp. De Aire con Psicrómetro en Salida del Aire: Temp. Seca: 27.3°CTemp. Húmeda: 26.8°C
Entrada de agua: Rotámetro: 0.85 Gal/min
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EXPERIENCIA
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PRÁCTICA 2 DE TRANSFERENCIA DE MASA
OBJETIVO:
Que el alumno determine los mecanismo de transferencia de masa en diferentes fenomenos.
RESUMEN: En esta práctica se podra observar lo que es transferencia de masa y su aplicación a traves de los compuestos con los que se puede observar el fenomeno. MATERIALES: - Vaso -
Agua
-
Alcohol etílico
-
colorante
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:
CONCLUSIÓN:
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BIBLIOGRAFÍA https://es.scribd.com/doc/60638625/CALCULO-DEL-COEFICIENTE-GLOBAL-DE-TRASFERENCIA-DEMASA http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/calculocoeficientes_11173.pdf https://prezi.com/rqxxqpf-pi4r/coeficientes-de-transferencia-de-masa/ https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-07642010000500013
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6.3 PRÁCTICAS ADICIONALES (OPERATIVAS)
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