Monografias.com > Física
Descargar Imprimir Comentar Ver trabajos relacionados

TRANSFERENCIA DE MASA




Enviado por cabral2001



     

    Indice
    1.
    Introducción

    2. Fundamentos de la transferencia de
    masa

    3. Generalidades del transporte de masa
    molecular

    4. Determinación de coeficientes de
    difusión

    5. Conclusiones
    6. Bibliografía

    1.
    Introducción

    Los fenómenos de transporte
    tienen lugar en aquellos procesos,
    conocidos como procesos de
    transferencia, en los que se establece el movimiento de
    una propiedad (
    masa, momentum o energía) en una o varias direcciones bajo
    la acción de una fuerza
    impulsora. Al movimiento de
    una propiedad se
    le llama flujo
    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 de
    transferencia de masa.
    Con frecuencia , el costo principal
    de 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.6
    En muchos casos, es necesario conocer la velocidad de
    transporte de
    masa a fin de diseñar o 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.6
    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,
    etc.3
    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,
    etc.
    La ley de Fick es el
    modelo
    matemático que describe la transferencia molecular de
    masa, en sistemas o
    procesos donde puede ocurrir solo difusión o bien
    difusión mas convección. En este trabajo, una idea
    central será el cálculo de
    los coeficientes de transferencia de masa para diferentes
    sistemas(
    estados de agregación de la materia
    ).

    2. Fundamentos de la
    transferencia de masa

    Definición General de la transferencia de
    masa
    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 u otras a escala molecular.
    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.1,2,3
    El
    proceso de
    transferencia molecular de masa, al igual que la transferencia de
    calor y de
    momentum están caracterizados por el mismo tipo general de
    ecuación
    En esta ecuación la velocidad de
    transferencia de masa depende de una fuerza
    impulsora (diferencia de concentración) sobre una resistencia, que
    indica la dificultad de las moléculas para transferirse en
    el medio. Esta resistencia se
    expresa como una constante de proporcionalidad entre la velocidad
    de transferencia y la diferencia de concentraciones denominado:
    "Difusividad de masa". Un valor elevado
    de este parámetro significa que las moléculas se
    difunden fácilmente en el medio.

    Clasificación general de la 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:

    1. molecular: 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.
    2. 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,
      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, descrito por la ley de
    Fick.

    3. Generalidades del
    transporte de masa molecular

    Transferencia molecular de masa.
    El transporte molecular ocurre en los 3 estados de
    agregación de la materia y es
    el resultado de un gradiente de concentración, temperatura,
    presión, o de aplicación a la mezcla
    de un potencial eléctrico.
    A la transferencia macroscópica de masa, independiente de
    cualquier convección que se lleve acabo dentro de un
    sistema, se
    define con el nombre de difusión molecular ó
    ordinaria 2
    El transporte molecular resulta de la
    transferencia de moléculas individuales a través de
    un fluido por medio de los movimientos desordenados de las
    moléculas debido a su energía interna. Podemos
    imaginar a las moléculas desplazándose en
    líneas rectas con una velocidad uniforme y cambiando su
    dirección al rebotar con otras
    moléculas después de chocar. Entonces su velocidad
    cambia tanto en magnitud como en dirección. Las moléculas se
    desplazan en trayectorias desordenadas, y recorren distancias
    extremadamente cortas antes de chocar con otras y ser desviadas
    al azar. A la difusión molecular a veces se le llama
    también proceso de camino desordenado.2
    En
    la figura 1 se muestra
    esquemáticamente el proceso de difusión molecular.
    Se ilustra la trayectoria desordenada que la molécula A
    puede seguir al difundirse del punto (1) al (2) a través
    de las moléculas de B.

    Diagrama esquemático del proceso de
    difusión molecular
    El mecanismo real de transporte difiere en gran medida entre
    gases, líquidos y sólidos, debido a las diferencias
    sustanciales en la estructura
    molecular de estos 3 estados
    físicos.3
    Gases: los gases contienen
    relativamente pocas moléculas por unidad de volumen. Cada
    molécula tiene pocas vecinas o cercanas con las cuales
    pueda interactuar y las fuerzas moleculares son relativamente
    débiles; las moléculas de un gas tienen la
    libertad de
    moverse a distancias considerables antes de tener colisiones con
    otras moléculas. El comportamiento
    ideal de los gases es explicado por la teoría
    cinética de los gases.
    Líquidos: los líquidos contienen una
    concentración de moléculas mayor por unidad de
    volumen, de
    manera que cada molécula tiene varias vecinas con las
    cuales puede interactuar y las fuerzas intermoleculares son
    mayores. Como resultado, el movimiento molecular se restringe
    más en un líquido. La migración
    de moléculas desde una región hacia otra ocurre
    pero a una velocidad menor que en el caso de los gases. Las
    moléculas de un líquido vibran de un lado a otro,
    sufriendo con frecuencia colisiones con las moléculas
    vecinas.
    Sólidos: En los sólidos , las moléculas se
    encuentran más unidas que en los líquidos; el
    movimiento molecular tiene mayores restricciones. En muchos
    sólidos, las fuerzas intermoleculares son suficientemente
    grandes para mantener a las moléculas en una distribución fija que se conoce como
    red
    cristalina.

    Ecuación general del transporte molecular
    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
    sólidos1

    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

    Según la ecuación (1), para que la
    densidad de flujo Y
    sea positiva, el gradiente dG /dz tiene que ser negativo.
    Ley de Fick para la difusión molecular
    Para el caso de la tranferencia de masa, la aplicación de
    la ecuación general de transporte molecular es la ley de
    Fick para transporte molecular exclusivamente. Por
    analogía ente ambas ecuaciones, el
    gradiente dG /dz
    es el gradiente de concentraciones, el término I es la difusividad de masa y el término
    Y neto es el
    flujo de masa. La rapidez con la cual un componente se transfiere
    de una fase a otra depende del coeficiente llamado transferencia
    de masa.. El fenómeno de difusión molecular conduce
    finalmente a una concentración completamente uniforme de
    sustancias a través de una solución que
    inicialmente no era uniforme. La transferencia termina cuando se
    alcanza el equilibrio1

    Los coeficientes de transferencia de masa tienen mucha
    importancia, por que al regular la rapidez con la cual se alcanza
    el equilibrio,
    controlan el tiempo que se
    necesita para la difusión.
    Los coeficientes de rapidez para los diferentes componentes en
    una fase dada difieren entre si en mayor grado bajo condiciones
    en donde prevalece la difusión molécular. En
    condiciones de turbulencia, en que la difusión molecular
    carece relativamente de importancia, los coeficientes de
    transferencia se vuelven mas parecidos para todos los
    componentes. 1

    Ecuación de rapidez de Fick para la
    difusión molecular
    Considerando una mezcla binaria A y B, y si el número de
    moléculas de A en un volúmen dado en una
    región , es mayor que en otra región vecina,
    entonces de acuerdo con la ecuación (1) tendrá
    lugar la migración
    de moléculas de A a través de B, desde la zona de
    mayor concentración hacia la de menor
    concentración

    Por lo tanto, la ecuación de la ley de Fick para
    una mezcla de dos componentes A y B es:

    = – C
    DAB

    donde c es la concentración de A y B en mol Kg de
    (A + B) / m3
    xA es la fracción
    mol de A en la mezcla de A y B
    JAZ es el flujo de masa en molKg/(seg
    m2)
    Sí c es constante, tenemos que cA =
    cxA
    cdxA = d ( cxA ) =
    dcA

    Entonces, para una concentración total
    constante

    = – C
    DAB (2)

    De acuerdo con la ecuación de transporte
    molecular(1) DAB = 1/6 I por lo que sus unidades son m2 / seg
    Por lo tanto, la difusividad, o coeficiente de difusión,
    DAB de un componente A en una solución B, es
    una constante de proporcionalidad entre el flujo de masa y el
    gradiente de concentración. El gradiente de
    concentración puede considerarse por consiguiente como una
    fuerza impulsora. La magnitud numérica de la difusividad
    indica la facilidad con que el componente A se transfiere en la
    mezcla. Si la difusividad tiene un valor elevado,
    entonces hay mucha facilidad para el transporte de masa.. El
    flujo del componente A se mide con relación a la velocidad
    molar promedio de todos los componentes.
    El signo negativo hace hincapié que la difusión
    ocurre en el sentido del decremento en concentración, y el
    gradiente es negativo, pero el flujo de masa debe ser positivo.
    La difusividad es una característica de un componente y su
    entorno (temperatura,
    presión, concentración; ya sea en
    solución líquida, gaseosa o sólida y la
    naturaleza de
    los otros componentes)

    Ecuación general de Fick expresada para un
    sistema con flujo
    Hasta ahora se ha considerado la ley de Fick para la
    difusión en un fluido estacionario; es decir , no ha
    habido un movimiento neto ( o flujo convectivo ) de la totalidad
    de la mezcla A y B. El flujo específico de difusión
    JAZ se debe en este caso al gradiente de
    concentración. La velocidad a la cual los moles de A pasan
    por un punto fijo hacia la derecha, lo cual se tomará como
    flujo positivo. Este flujo puede transformarse en una velocidad
    de difusión de A hacia la derecha por medio de la
    expresión.3

    JAZ = n AdcA (3)

    Donde n
    Ad es la velocidad de difusión de A en
    m/seg
    Considerando ahora lo que sucede cuando la totalidad del fluido
    se mueve con un flujo general o convectivo hacia la derecha. La
    velocidad molar promedio de la totalidad del fluido con respecto
    a un punto estacionario es n M m/seg. El componente A sigue
    difundiéndose hacia la derecha, pero ahora su velocidad de
    difusión n
    Ad se mide con respecto al fluido en movimiento.
    Para un observador estacionario, A se desplaza con mayor rapidez
    que la fase total, pues su velocidad de difusión
    n Ad se
    añade a la fase total n M. Expresada
    matemáticamente, la velocidad de A con respecto al punto
    estacionario es la suma de la velocidad de difusión y de
    la velocidad convectiva o
    promedio2.
    n A = n Ad + n M (4)

    Donden
    A es la velocidad de A con respecto al punto
    estacionario. Expresándolo
    esquemáticamente:
    n A
    n Ad n M

    Multiplicando la ecuación (4) por
    cA
    cAn A =
    cAn
    Ad +
    cAn
    M (5)

    Cada uno de estos 3 componentes es un flujo
    específico. El primer término
    cAn
    A puede representarse con el flujo
    NA en mol kg A / seg. m2. Este es el flujo
    total de A con respecto al punto estacionario. El segundo
    término es JAZ ,esto es, el flujo
    específico de difusión con respecto al fluido en
    movimiento. El tercer término es el flujo convectivo de A
    con respecto al punto estacionario. Por consiguiente , la
    ecuación (5) se transforma en:
    NA = JAZ +
    cAn
    M (6)

    Sea N el flujo convectivo total de la corriente general
    con respecto al punto estacionario. Entonces:
    NA = cn
    M = NA + NB (7)

    Despejando n
    M
    n M = NA + NB /
    c (8)

    Sustituyendo la ecuación (8) en la
    ecuación (6)
    NA = JAZ + ( NA + NB ) (9)

    Puesto que JAZ es la ley de Fick, por lo
    tanto la ecuación (9) se transforma en la expresión
    general para difusión mas
    convección2.

    NAZ = xA( NAZ +
    NBZ ) – DAB C (10)

    NAZ = densidad de flujo con respecto a ejes
    fijos

    -DAB C = densidad de flujo que resulta de la
    difusión

    xA ( NAZ + NBZ ) =
    densidad de flujo que resulta del flujo global

    La cual describe la difusión a través de
    una superficie fija en el espacio; en esta ecuación, los
    efectos del flujo global y el de la difusión molecular
    están representados por el primer y segundo término
    respectivamente.
    Desde el punto de vista matemático, esta ecuación
    posee una estructura
    vectorial, y la dirección del flujo global por unidad de
    área, o sea, el primer término coincide con la
    dirección del gradiente . El signo negativo del segundo
    término solo indica una disminución de la
    concentración, dada por xA en la
    dirección del gradiente.

    4. Determinación de
    coeficientes de difusión

    Una vez analizada la ley de Fick, se observa la
    necesidad de disponer de valores
    numéricos del parámetro difusividad. En las
    siguientes secciones se discutirán sus diversos métodos de
    cálculo.

    Difusividad de gases
    La difusividad, o coeficiente de difusión es una propiedad
    del sistema que depende de la temperatura , presión y de
    la naturaleza de
    los componentes. Las expresiones para calcular la difusividad
    cuando no se cuenta con datos
    experimentales, están basadas en la teoría
    cinética de los gases.
    Hirschfelder, Bird y Spotz, utilizando el potencial de Lennard
    Jones para evaluar la influencia de las fuerzas intermoleculares,
    encontraron una ecuación adecuada al coeficiente de
    difusión correspondiente a parejas gaseosas de
    moléculas no polares, no reactivas a temperaturas y
    presiones moderadas. Conocida como la ecuación de
    Chapman-Enskog1,2,5

    DAB = difusividad de la masa A, que se
    difunde a través de B en cm2/seg
    T = temperatura absoluta en grados kelvin
    MA, MB = son los pesos moleculares de A y
    B
    P = Presión Absoluta en atmósferas
    s AB = Es el "diámetro de
    colisión" en Angstroms ( constante de la función de
    Lennard-
    Jones de energía potencial para el par de moléculas
    AB )
    W
    D = Es la integral de colisión
    correspondiente a la difusión molecular , que es función
    una función adimensional de la temperatura y el campo
    potencial intermolecular correspondiente a una molécula A
    Y B
    Puesto que se usa la función de Lennard-Jones de
    energía potencial , la ecuación es estrictamente
    válida para gases no polares. La constante para el par de
    molecular desigual AB puede estimarse a partir de los valores
    para los pares iguales AA y BB

    s AB =
    1/2 ( s
    A + s
    B ) (12)

    e AB =
    ( e
    Ae B )1/2
    (13)

    W D se
    calcula en función de KT/e AB donde K es la constante de
    Boltzmann y e
    AB es la energía de interacción
    molecular correspondiente al sistema
    binario AB
    Hay tablas y apéndices que tabulan estos valores. En
    ausencia de datos
    experimentales, los valores de
    los componentes puros se pueden calcular a partir de las
    siguientes relaciones empíricas.
    s = 1.18
    Vb1/3 (14)
    s = 0.841 VC1/3
    (15)

    s = 2.44 1/3
    (16)

    Donde:
    Vb = volúmen molecular en el punto normal de
    ebullición, en cm3 / g mol
    Vc = volúmen molecular crítico, en
    cm3 / g mol
    Tc = temperatura crítica en grados kelvin
    Pc = presión crítica en atmósferas

    Para presiones superiores a 10 atmósferas, esta
    ecuación ya no es apropiada y es necesario usar las
    graficas
    obtenidas de la ley de estados correspondientes.
    A presiones elevadas, la difusividad DAB puede
    determinarse por medio de la figura 2 En realidad , este
    gráfico ha sido construido con datos de coeficientes de
    difusividad para el caso de la autodifusión, donde
    (PDAA)0 de la ordenada corresponde a
    valores para la temperatura de trabajo y presión
    atmosférica. Esta relación fue obtenida por
    Slattery y propuesta por Bird

    Fig. 2 Relación generalizada de la difusividad en
    función de las temperaturas y presiones reducidas en
    procesos de autodifusión de gases a altas presiones
    En el libro de Bird
    se sugiere que, en ausencia de datos experimentales o información de la literatura, la figura 2
    puede emplearse para predecir DAB utilizando
    propiedades seudocríticas, pero se advierte que el
    procedimiento
    debe considerarse como provisional, ya que existen pocos datos
    experimentales para comprobarlo.1

    Difusividades en líquidos
    La velocidad de difusión molecular en líquidos es
    mucho menor que en gases. Las moléculas de un
    líquido están muy cercanas entre sí en
    comparación con las de un gas; la densidad y la
    resistencia a la difusión de un líquido son mucho
    mayores, por tanto, las moléculas de A que se difunde
    chocarán con las moléculas de B con más
    frecuencia y se difundiran con mayor lentitud que en los gases.
    Debido a esta proximidad de las moléculas las fuerzas de
    atracción entre ellas tiene un efecto importante sobre la
    difusión. En general, el coeficiente de difusión de
    un gas es de un orden de magnitud de unas 10 veces mayor que un
    líquido.2

    Ecuaciones para la difusión en
    líquidos
    La teoría cinético-molecular de los líquidos
    está mucho menos desarrollada que la de los gases. Por
    esta razón , la mayor parte de los conocimientos referente
    a las propiedades de transporte se han obtenido
    experimentalmente. Se han elaborado varias teorías
    y modelos , pero
    los resultados de las ecuaciones
    obtenidas aún presentan desviaciones notables con respecto
    a los datos experimentales.
    En la difusión de líquidos, una de las diferencias
    mas notorias con la difusión en gases es que las
    difusividades suelen ser bastante dependientes de la
    concentración de los componentes que se
    difunden.2,6

    Predicción de las difusividades en
    líquidos
    Las ecuaciones para predecir difusividades de solutos diluidos en
    líquidos son semiempìricas por necesidad, pues la
    teoría de la difusión en líquidos
    todavía no esta completamente explicada. Una de las
    primeras teorías
    es la ecuación de Stokes-Einstein que se obtuvo para una
    molécula esférica muy grande de ( A )
    difundiéndose en un disolvente lìquido ( B ) de
    moléculas pequeñas.
    Se uso esta ecuación para describir el retardo en la
    molécula mòvil del soluto. Después se
    modificò al suponer que todas las moléculas son
    iguales, que estàn distribuidas en un retículo
    cúbico y expresando el radio molecular
    en términos de volumen molar.
    9.96 x 10 – 12 T
    DAB = (17)
    V 1/3ª
    donde:
    DAB = es la difusividad en m2 / seg.
    T = es la temperatura en ºK
     = es la viscosidad de la
    solución en cp
    VA = es el volumen molar del soluto a su punto de
    ebullición normal en
    cm3/mol g
    La ecuación es bastante exacta para moléculas de
    solutos muy grandes y sin hidratación, de peso molecular
    1000 o más o para los casos en los que VA
    está por encima de unos 500 cm3 / mol en
    solución acuosa.
    Esta ecuación no es válida para solutos de
    volúmenes molares pequeños. Se han intentado
    obtener otras deducciones teóricas, pero las
    fórmulas obtenidas no predicen difusividades con
    precisión razonable. Debido a esto, se han desarrollado
    diversas expresiones semiteóricas.
    La correlación de Wilke-Chang puede usarse para la
    mayoría de los propósitos generales cuando el
    soluto (A) está diluido con respecto al disolvente
    (B).

    T
    DAB = 7.4 x 10-12 ( j MB)1 / 2
    (18)
    m
    B VA0.6
    DAB
    = coeficiente de difusión mutua del soluto A a muy baja
    concentración
    en el solvente B en m2/seg
    j = Parámetro de
    asociación del solvente B
    MB = masa molecular de B
    T = Temperatura en grados Kelvin
    m B = viscosidad dinámica de B en cp
    VA = volumen molar del soluto en su punto normal de
    ebullición, m3/ mol kg

    Volúmenes moleculares a la temperatura del punto
    normal de ebullición de algunos compuestos
    comunes

    Difusión molecular en sólidos
    La difusión es el movimiento de los átomos en un
    material. Los átomos se mueven de manera ordenada,
    tendiendo a eliminar las diferencias de concentración y
    producir una composición homogénea del
    material.7
    En cualquier estudio del movimiento
    molecular en el estado
    sólido, la explicación de la transferencia de masa
    se divide automáticamente en 2 campos mayores de interés:

    • La difusión de gases o líquidos en
      los poros del sólido
    • La autodifusión de los constituyentes de los
      sólidos por medio del movimiento
      atómico.

    La difusión en los poros se puede llevar a cabo
    por medio de tres o más mecanismos:

    • Difusión de Fick: si los poros son grandes y
      el gas relativamente denso, la transferencia de masa se
      llevará a cabo por medio de la difusión de
      Fick.
    • Difusión Knudsen: Ocurre cuando el
      tamaño de los poros es de el orden de la trayectoria
      media libre de la molécula en difusión; es decir
      si el radio del poro
      es muy pequeño, las colisiones ocurrirán
      principalmente entre las moléculas del gas y las paredes
      del poro y no entre las propias moléculas. La
      difusividad Knudsen depende de la velocidad molecular y del
      radio del poro7,8

    Expresión para evaluar la difusividad knudsen en
    un poro circular con un radio a

    =9.70 x
    103 a (19)

    Donde
    esta en cm2/seg, a esta en cm. y T en grados
    kelvin

    • Difusión superficial: Esta tiene lugar cuando
      las moléculas que se han absorbido son transportadas a
      lo largo de la superficie como resultado de un gradiente
      bidimensional de concentración superficial.

    En la difusión superficial las moléculas
    una vez absorbidas pueden transportarse por desorción en
    el espacio poroso o por migración a un punto adyacente en
    la superficie8
    Hay varios mecanismos de
    autodifusión por los cuales se difunden los átomos
    ( fig. 3 ) :

    • Difusión por vacantes: que implica la
      sustitución de átomos , un átomo
      deja su lugar en la red para ocupar una
      vacante cercana (creando un nuevo sitio vacío en su
      posición original en la red). Se presenta un reflujo de
      átomos y vacantes.
    • Difusión intersticial: Un átomo se
      mueve de un intersticio a otro. Este mecanismo no requiere de
      vacantes para llevarse acabo. En ocasiones un átomo
      sustitucional deja su lugar en la red normal y se traslada a un
      intersticio muy reducido.
    • Difusión intersticial desajustada: Es poco
      común, debido a que el átomo no se ajusta o
      acomoda fácilmente en el intersticio, que es más
      pequeño.
    • Intercambio simple: Puede darse el intercambio simple
      entre átomos o por medio del mecanismo cíclico(
      desplazamiento circular ). 7

    Fig. 3 .- Movimiento de los átomos en los
    materiales

    Difusividades binarias de los sólidos

    5.
    Conclusiones

    El estudio de la transferencia de masa es importante en
    la mayoría de los procesos químicos que requieren
    de la purificación inicial de materias primas y la
    separación de productos y
    subproductos, así como para determinar los costos, el
    análisis y diseño
    del equipo industrial para los procesos de separación
    El transporte molecular de momentum, calor y masa es descrito por
    la ley general del transporte molecular, deducida a partir de la
    teoría cinética de los gases y están
    caracterizados por el mismo tipo general de ecuación
    La velocidad de rapidez de Fick es el modelo matemático
    que describe el transporte molecular de masa en procesos o
    sistemas donde ocurre la difusión ordinaria, convectiva o
    ambas
    La difusividad de masa es un parámetro que indica la
    facilidad con que un compuesto se transporta en el interior de
    una mezcla, ya en gases, líquidos y sólidos
    El transporte molecular de masa ocurre usualmente debido a un
    gradiente de concentración, pero en algunas ocasiones es
    debido a un gradiente de temperatura, presión o por la
    acción de una fuerza impulsora
    El mecanismo real de transporte difiere en gran medida entre
    gases, líquidos y sólidos debido a las diferencias
    sustanciales en la estructura molecular de los 3 estados
    físicos
    Las moléculas gaseosas se difunden con mayor facilidad que
    las moléculas de líquido debido a que las
    moléculas de gas tienen pocas moléculas vecinas con
    las que pueda interactuar y las fuerzas son relativamente
    débiles; en los sólidos las fuerzas
    intermoleculares son suficientemente grandes para mantener a las
    moléculas en una distribución fija.
    Por lo tanto los gases se difunden con mayor facilidad que los
    líquidos y los sólidos
    Los mecanismos de difusión en sólidos se dividen en
    dos grandes campos: la difusión de líquidos y gases
    en los poros de un sólido y la autodifusión de los
    constituyentes de los sólidos por movimiento
    atómico

    6.
    Bibliografía

    Transferencia de cantidad de movimento calor y masa.
    L. Garcell Puyans, Díaz García, G. Surís
    Conde
    Capítulo 5 Editorial pueblo y educción Habana
    Cuba 1988
    Procesos de transporte y operaciones unitarias.
    Christie J. Geankoplis
    Capítulo 5 Editorial continental Primera edición en
    español
    1982
    Fundamentos de transferencia de momento calor y masa.
    James R. Welty, Charles E. Wicks, Robert E. Wilson
    Capítulo 24 Editorial Limusa 1988
    Mass Transfer
    Thomas K. Sherwood, Robert E. Pigford, Charles R. Wilke
    Chapter 2
    McGraw-Hill chemical engineering series International student
    edition 1975
    Analysis of Transport Phenomena
    William M. Deen
    Chapter 2 Oxford University Press 1998
    Operaciones de transferencia de masa
    Robert E. Treybal
    Capítulo 2 Editorial McGrill-Hill Segunda edición
    1991
    La ciencia e
    ingeniería de los materiales
    Donald R. Askeland
    Capítulo 5 Grupo
    editorial Iberoamérica 1987
    Ingeniería de la cinética
    química
    Capítulo 11
    Compañía editorial continental Décima
    segunda reimpresión 1999

     

     

     

    Autor:

    Nestor Mendoza Cabral

    Nota al lector: es posible que esta página no contenga todos los componentes del trabajo original (pies de página, avanzadas formulas matemáticas, esquemas o tablas complejas, etc.). Recuerde que para ver el trabajo en su versión original completa, puede descargarlo desde el menú superior.

    Todos los documentos disponibles en este sitio expresan los puntos de vista de sus respectivos autores y no de Monografias.com. El objetivo de Monografias.com es poner el conocimiento a disposición de toda su comunidad. Queda bajo la responsabilidad de cada lector el eventual uso que se le de a esta información. Asimismo, es obligatoria la cita del autor del contenido y de Monografias.com como fuentes de información.

    Categorias
    Newsletter