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FENÓMENOS
DE TRANSPORTE
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Los
fenómenos de transporte son aquellos procesos en los que hay una
transferencia neta o transporte de materia, energía o momento lineal
(cantidad de movimiento) en cantidades grandes o macroscópicas. Estos
fenómenos físicos tienen rasgos comunes que pueden ser descritos
mediante una ecuación diferencial para la propagación unidimensional.
Históricamente, la
ecuación que describe la difusión se denomina ley de Fick. La ecuación
que describe la conducción térmica se conoce como ley de Fourier.
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En un cambiador de
calor, por ejemplo, el calor se transfiere de un fluido caliente a
través de la pared de un tubo, a un fluido frío. La absorción incluye la
transferencia de masa de una fase gaseosa rica en soluto a una fase
líquida pobre en soluto. En el caso de un fluido que fluye a través de
una tubería, la cantidad de movimiento se transfiere a través del fluido
hacia la pared del tubo.
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Las operaciones
industriales de transferencia de masa implican el contacto de dos fases
en diversos aparatos. Las columnas de tipo burbuja y de tipo coladera,
así como las torres de cascada, empacadas y de regadera, son utilizadas
muy frecuentemente. Las columnas de paredes húmedas tienen el gran
inconveniente de su área de transferencia pequeña; el equipo que emplea
burbujas fijas o regaderas es mucho más práctico. Cualquiera que sea el
método de contacto, de fases diferentes se juntan para transferir la
masas a través de la interfase y entre las dos fases.
Una fase, fluye
generalmente a contracorriente de la otra fase, con las fases en
contacto en tal forma que existe una interfase entre ellas. Los solutos
se transfieren de una fase a otra, deben por consiguiente pasar a través
de esta interfase. En virtud de la naturaleza del aparato de contacto,
la longitud de la trayectoria de transferencia o el tiempo de contacto,
la longitud de la trayectoria de transferencia o el tiempo de contacto
no pueden establecerse exactamente. No obstante, aunque exista una
interfase bien definida, está muy lejos de mostrar una geometría
explícita. Sin embargo se puede postular que esta interfase es análoga a
la pared del tubo en la transferencia de calor; ambas fases se conservan
separadas y en ambos lados de sus fronteras se establecen capas de
resistencia a la transferencia. Es en estas capas que se encuentra la
mayor porción de la resistencia a la transferencia de masa.
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Muchas operaciones
en la industria de los procesos químicos implican la transferencia de
masa de una fase a otra. Generalmente un componente de la fase se
transferirá en mayor medida que otro; consiguientemente, se ocasiona una
separación de los componentes de la mezcla. Por ejemplo, el petróleo
crudo puede separarse en varios componentes mediante transferencia de
masa entre una fase líquida y una fase vapor. El Ingeniero Químico está
interesado en la distribución de los componentes entre las dos fases en
equilibrio y con la velocidad de transferencia de los componentes de una
fase a otra.
La velocidad de
transferencia de masa debe de tomarse en consideración para el diseño
del equipo en donde las dos fases van a estar en contacto continuo y
donde va a existir un intercambio continuo de masa entre las fases. En
muchas operaciones de transferencia de masa, el equipo se ha diseñado
para proporcionar contactos discontinuos de las fases en una serie de
pasos. Los cálculos iniciales usados en el diseño del equipo o en la
valorización del comportamiento del equipo existente, se basan en
relaciones sencillas estequiométricas y de equilibrio.
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Establecer
conceptos útiles en cuanto se refiere a resistencias y fuerzas
directoras en una operación de transferencia de masa ...
Bibliografía básica:
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S.
H. Maron y C. F. Prutton, Fundamentos de Fisicoquímica, Edit.
Limusa Wiley, S. A., México, 1968, pp. 900
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Ya
Guerasimov,
Curso de Química Física, 1er. Tomo, 3a. Edición, Edit. MIR. Moscú,
1980, pp. 636.
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Bibliografía
:
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Alan S. Foust,
Principios de operaciones Unitarias, 3a. Edición, CECSA, México, 1969.
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Web Bibliografía básica:
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