OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA: UNICA-FAC. ING. QUIMICA

I.- OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA: GAS- LÍQUIDO

1.- DESTILACION

Es una operación, método para la separación de de dos o mas componentes de una

solución, la cual depende de la distribución de sustancias entre una fase gaseosa y

una liquida y es aplicado Alos casos en que todos los componentes están presentes

en dos fases, (gaseoso y liquido).

La destilación es la operación de separar, mediante vaporización y recondensación,

los diferentes componentes líquidos, sólido en liquido o gases licuados de una mezcla,

aprovechando los diferentes puntos de ebullición (temperaturas de ebullición) de cada

una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada

sustancia, es decir, no varia en función de la masa o el volumen, aunque sí en función

de la presión.

CARACTERISTICAS

A.- Destilación Fraccionada.-

La destilación fraccionada es una variante de la destilación simple que se emplea

principalmente cuando es necesario separar líquidos con punto de ebullición cercanos.

La principal diferencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de

fraccionamiento. Ésta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con

el líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos". Esto

facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los líquidos (que

reciben). Ese intercambio produce un intercambio de masa, donde los líquidos con

menor punto de ebullición se convierten en vapor, y los vapores con mayor punto de

ebullición pasan al estado líquido.

B.- Destilación Simple.- El aparato utilizado para la destilación en el laboratorio es el

alambique. Consta de un recipiente donde se almacena la mezcla a la que se le aplica

calor, un condensador donde se enfrían los vapores generados, llevándolos de nuevo

al estado líquido y un recipiente donde se almacena el líquido concentrado.

En la industria química se utiliza la destilación para la separación de

mezclas simples o complejas. Una forma de clasificar la destilación

puede ser la de que sea discontinua o

continua.En el esquema de la derecha puede

observarse un aparato de destilador.

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Destilación al vacío

La destilación a vacío es la operación complementaria de destilación del crudo

procesado en la unidad de destilación atmosférica, que no se vaporiza y sale por la

parte inferior de la columna de destilación atmosférica. El vaporizado de todo el crudo

a la presión atmosférica necesitaría elevar la temperatura por encima

del umbral de descomposición química y eso, en esta fase del refino de

petróleo, es indeseable.

El residuo atmosférico o crudo reducido procedente del fondo de la

columna de destilación atmosférica, se bombea a la unidad de destilación a vacío, se

calienta generalmente en un horno a una temperatura inferior a los 400 a.C., similar a

la temperatura que se alcanza en la fase de destilación atmosférica, y se introduce en

la columna de destilación. Esta columna trabaja a vacío, con una presión absoluta de

unos 20 mm de Hg., por lo que se vuelve a producir una vaporización de productos por

efecto de la disminución de la presión, pudiendo extraerle más productos ligeros sin

descomponer su estructura molecular.

En la unidad de vacío se obtienen solo tres tipos de productos:

Gas Oil Ligero de vacío (GOL).

Gas Oil Pesado de vacío (GOP).

Residuo de vacío.

Los dos primeros, GOL y GOP, se utilizan como alimentación a la unidad de craqueo

catalítico después de desulfurarse en una unidad de hidrodesulfuración (HDS).

El producto del fondo, residuo de vacío, se utiliza principalmente para alimentar a

unidades de craqueo térmico, donde se vuelven a producir más productos ligeros y el

fondo se dedica a producir fuel oil, o para alimentar a la unidad de producción de

coque. Dependiendo de la naturaleza del crudo el residuo de vacío puede ser materia

prima para producir asfaltos.

Destilación azeotrópica

En química, la destilación azeotrópica es una de las técnicas usadas para romper un

azeótropo en la destilación. Una de las destilaciones más comunes con un azeótropo

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es la de la mezcla etanol-agua. Usando técnicas normales de destilación, el etanol

solo puede purificarse a aproximadamente el 95%.

Una vez se encuentra en una concentración de 95/5% etanol/agua, los coeficientes de

actividad del agua y del etanol son iguales, entonces la concentración del vapor de la

mezcla también es de 95/5% etanol-agua, por lo tanto destilar de nuevo no es efectivo.

Algunos usos requieren concentraciones de alcohol mayores, por ejemplo cuando se

usa como aditivo para la gasolina. Por lo tanto el azeótropo 95/5% debe romperse

para lograr una mayor concentración.

Destilación por arrastre de vapor

En la destilación por arrastre de vapor de agua se lleva a cabo la vaporización

selectiva del componente volátil de una mezcla formada por éste y otros "no volátiles".

Lo anterior se logra por medio de la inyección de vapor de agua directamente en el

interior de la mezcla, denominándose este "vapor de arrastre", pero en realidad su

función no es la de "arrastrar" el componente volátil, sino condensarse en el matraz

formando otra fase inmiscible que cederá su calor latente a la mezcla a destilar para

lograr su evaporación. En este caso se tendrán la presencia de dos fases insolubles a

lo largo de la destilación (orgánica y acuosa), por lo tanto, cada líquido se comportará

como si el otro no estuviera presente. Es decir, cada uno de ellos ejercerá su propia

presión de vapor y corresponderá a la de un líquido puro a una temperatura de

referencia.

Destilación mejorada

Cuando existen dos o más compuestos en una mezcla que tienen puntos de ebullición

relativamente cercanos, es decir, volatilidad relativa menor a 1 y que forma una mezcla

no ideal es necesario considerar otras alternativas más económicas a la destilación

convencional, como son:

Destilación extractiva

Destilación reactiva

Estas técnicas no son ventajosas en todos los casos y las reglas de análisis y diseño

pueden no ser generalizables a todos los sistemas, por lo que cada mezcla debe ser

analizada cuidadosamente para encontrar las mejores condiciones de trabajo.

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CARACTERISTICAS

La nueva fase se crea por la evaporación o condensación de la solución original. Hay

ciertas diferencias entre la destilación y la operación de evaporación:

Ejemplo: cuando se separa una solución de salmuera, el agua se evapora

completamente, de la solución sin eliminar la sal, puesto que la sal es casi no volátil en

todas las prácticas. Esta es una operación de evaporación.

Esta operación se aplica, o se caracteriza, la nueva fase de la original, por su

contenido calórico, concentraciones, pero el calor se incrementa o elimina sin

dificultad.

Al mismo tiempo, posee ciertas limitaciones como operación de separación, como

cuando: en esta operación no se puede adicionar solventes (como es el caso de al

deserción), o elegir uno de ellos,

La separación directa que es comúnmente es posible por la destilación, en los

productos puros, que no requieren un procesamiento posterior.

Es una de las operaciones más importantes de la transferencia de masa.

EQUILIBRIO PRESION- VAPOR

El método de la destilación, se aplica con éxito, si se comprenden los equilibrios que

existen entre la fase, vapor- liquido, de las mezclas concentradas.

EQUIPOS UTILIZADOS

Torres de destilación

Condensador

o Torres de enfriamiento

Hervidor con chaquetas

Bomba al vació

Olla de destilación

APLICACIONES

Se aplica para la separación de soluciones que en todos sus componentes, son

apreciablemente volátiles. A esta categoría pertenecen la separación de componentes

de una solución liquida como de agua con amoniaco.

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1.- en la industria de la petroquímica

2.- en la industria de piscos

3.- en la purificación de agua por este método.

Ejemplos:

L a destilación de la amoniaco, las cuales se va calentando con vapor y calentamiento

directo, y es posible evaporar parcialmente la solución, y crear de esta forma una fase

gaseosa, y a medida se efectúa la operación se incrementa la evaporación, puesto

que el mas concentrado es el amoniaco, que el liquido residual.

2.- DESORCION

Es una operación unitaria que implica la transferencia de materia, (soluto) desde las

fases liquida hacia la fase gaseosa.

CARACTERISTICAS

En la desorción el líquido es el fluido sometido a proceso. Es mas sencillo identificar la

fase liquida, una razón adicional es cuando el proceso es controlado, por lacase

liquida (es decir toda la resistencia ala fase liquida), por lo cual los valores globales,

de la unidad de transferencia referida la fase liquido, son iguales alas individuales de la

fase liquida.

Desorción es a fenómeno por el que una sustancia esté lanzada o a través de una

superficie. Proceso es el contrario de absorción (es decir, adsorción y absorción). Esto

ocurre en un sistema que está en el estado del equilibrio de la absorción entre la fase

a granel (líquido, es decir. solución del gas o del líquido) y una superficie adsorbente

(sólido o límite que separa dos líquidos). Cuando la concentración (o la presión) de la

sustancia en la fase a granel se baja, algo de la sustancia absorbida cambia al estado

a granel.

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En la química, especialmente cromatografía, la desorción es la capacidad para que un

producto químico se mueva con la fase móvil. Cuanto más un producto químico

desorbs, cuanto menos probablemente fija por adsorción, así en vez de pegarse a la

fase inmóvil, el producto químico se levanta con el frente solvente.

En producto químico procesos de la separación, el pelar también se refiere como

desorción mientras que un componente de una corriente líquida se mueve cerca

transferencia total en una fase del vapor a través del interfaz del líquido-vapor.

Después de la adsorción, el producto químico fijado por adsorción quedará orientado

el substrato casi indefinidamente, con tal que la temperatura siga siendo baja. Sin

embargo, pues se levanta la temperatura, hace tan la probabilidad de ocurrir de la

desorción. La ecuación general para el índice de la desorción es:

R = rNx,

Donde está la tarifa r constante para la desorción, N es la concentración del material

fijado por adsorción, y x es la orden cinética de la desorción.

Generalmente, la orden de la desorción se puede predecir por el número de los pasos

elementales implicados:

La desorción molecular atómica o simple será típicamente un proceso de primer orden

(es decir. una molécula simple en la superficie del substrato desorbs en una forma

gaseosa).

La desorción molecular de Recombinative será generalmente un proceso second-order

(es decir. dos átomos del hidrógeno en la superficie desorb y forman un H gaseoso2

molécula).

La tarifa r constante se puede expresar en la forma:

r = Aexp( − E / kT)

Donde está la “frecuencia A de la tentativa” (a menudo el NU griego de la letra), la

ocasión de la molécula fijada por adsorción que supera su barrera potencial a la

desorción, E es la energía de activación de la desorción, k es constante de Boltzmann,

y T es la temperatura.

EQUIPOS UTILIZADOS

torre de vidrio(adsorbedor anillos rasching)

o torre de platos perforados

o paltos perforados para un flujo transversal

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turbinas propulsores, agitadores

tanque de alimentación con agitación

lavador ventura

bomba de aire

rota metros

APLICACIONES INDUSTRIALES

Desorción gaseosas ampliamente utilizada en la remoción de hidrocarburos, ligeros

de fracciones de petróleo.

1.- obtención de combustibles

2.- separación de mezclas azetropicas.

EJEMPLOS: la desorcion del CO2 y el agua

3.- HUMIDIFICACION

Se encarga de la transferencia de masa interfacial y la energía que resulta cuando un

gas se pone en contacto, con un liquido puro, en el cual es prácticamente insoluble, en

estos casos la materia transferida, entre las dos fases, de la sustancia que forma la

fase líquida, se evapora o bien se condensa.

CARACTERISTICAS

. La humidificación es una operación unitaria en la que tiene lugar una transferencia

simultánea de materia y calor sin la presencia de una fuente de calor externa. De

hecho siempre que existe una transferencia de materia se transfiere también calor.

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Pero para operaciones como extracción, adsorción, absorción o lixiviación, la

transferencia de calor es de menor importancia como mecanismo controlarte de

velocidad frente a la transferencia de materia. Por otro lado, en operaciones como

ebullición, condensación, evaporación o cristalización, las transferencias simultáneas

de materia y calor pueden determinarse considerando únicamente la transferencia de

calor procedente de una fuente externa. La transferencia simultánea de materia y calor

en la operación de humidificación tiene lugar cuando un gas se pone en contacto con

un líquido puro, en el cual es prácticamente insoluble. Este fenómeno nos conduce a

diferentes aplicaciones además de la humidificación del gas, como son su

deshumidificación, el enfriamiento del gas (acondicionamiento de gases), el

enfriamiento del líquido, además de permitir la medición del contenido de vapor en el

gas. Generalmente la fase líquida es el agua, y la fase gas el aire. Su principal

aplicación industrial es el enfriamiento de agua de refrigeración, que será el objeto de

estudio de la práctica que nos ocupa. A grandes rasgos, el proceso que tiene lugar en

la operación de humidificación es el siguiente:

una corriente de agua caliente se pone en contacto con una de aire seco (o con

bajo contenido en humedad), normalmente aire atmosférico.

parte del agua se evapora, enfriándose así la interfase.

el seno del líquido cede entonces calor a la interfase, y por lo tanto se enfría.

A su vez, el agua evaporada en la interfase se transfiere al aire, por lo que se

humidifica En la deshumidificación, agua fría se pone en contacto con aire húmedo. La

materia transferida entre las fases es la sustancia que forma la fase líquida, que

dependiendo de cómo estemos operando, o se evapora (humidificación), o bien se

condensa (deshumidificación.) Existen diferentes equipos de humidificación, entre los

que destacamos las torres de enfriamiento por su mayor aplicabilidad. En ellas, el

agua suele introducirse por la parte superior en forma de lluvia provocada, y el aire

fluye en forma ascendente, de forma natural o forzada. En el interior de la torre se

utilizan rellenos de diversos tipos que favorecen el contacto entre las dos fases. .

Proceso general de humidificación

Como hemos explicado en el apartado 1.1, en un proceso de humidificación el agua

caliente se pone en contacto con aire seco o poco húmedo; la materia (agua) y el calor

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se transfieren hacia la fase gaseosa a través de la interfase, como se muestra en la

figura 3, la cual se enfría.

Figura 3: Condiciones de la interfase en una altura

Determinada de una torre de humidificación

Como resultado, el líquido cede calor a la

interfase, enfriándose también. Y el gas se

humidifica.

La columna (m2/m3)

S: sección transversal de la torre Podemos esquematizar el proceso de humidificación

por el dispositivo mostrado en la figura 4.

L: caudal másico de líquido

G: caudal másico de gas

H: humedad del gas

TL: temperatura del líquido

TG: temperatura del gas

q: calor transferido a la columna

Desde el exterior

Z: altura de la columna

A: superficie interfacial

A: área interfacial del volumen de

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EQUIPOS UTILIZADOS

Torre empacada

Humidificador

Torres de enfriamiento

Tiro natural, forzado,

o Tiro inducido a contracorriente

o Tiro inducido a flujo transversal

o Torre de mojador y secador

Cámaras de dispersión

Enfriador por evaporador

La sustancia que súfrela transferencia de mas interfacial, en estas operaciones es el

material que forma la fase liquida, la cuya se difunde en forma de vapor.

Por lo tanto las características de la presión vapor en el equilibrio son importantes.

APLICACIONES INDUSTRIALES

Se aplica para en control del contenido de humedad del aire para un proceso de

secado.

EJEMPLOS: - PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Haremos dos experimentos diferentes: uno en el que mantenemos el caudal de agua

constante y variamos el de gas; y otro en el que mantenemos el caudal de gas

constante y variamos el de agua.

1.- Abrimos las válvulas V1 y V2 para poner en marcha nuestro dispositivo.

2.- Conectamos el calentador, ponemos el termostato en la posición 3, y cerramos la

válvula V2. Dejamos que se caliente el agua alrededor de los 40ºC (lo comprobamos

abriendo de vez en cuando la válvula V2 y mirando la temperatura en el medidor de la

entrada de agua en la columna.) El volumen de agua que cabe en el calentador no es

elevado, estamos alimentándolo continuamente con agua fría de la red, y sale de

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manera continua agua caliente. Al proceder de esta forma hacemos que el agua

alcance rápidamente la temperatura deseada, y que ésta no varíe demasiado a lo

largo de la experimentación.

3.- Seleccionamos un caudal de aire (entre 500 y 1500 L/h) y uno de agua (entre 40 y

100 L/h) mediante las válvulas V1 y V2.

4.- Controlamos el experimento de forma que los caudales se mantengan constantes,

y la película de agua que se forma no se rompa. Anotamos entonces las lecturas de

los respectivos rotámetros.

5.- Anotamos las temperaturas de entrada y salida de agua y aire, así como las

humedades de entrada y salida de aire cuando observemos que estos datos

permanezcan constantes con el tiempo, durante unos 10-15 segundos. Suponemos

así que durante este periodo de tiempo trabajamos en estado estacionario.

6.- Manteniendo el caudal de agua constante, y variando el de aire desde 500 a 1500

L/h, realizamos 5 experimentos, repitiendo los puntos 4 y 5.

7.- Manteniendo el caudal de aire constante, y variando el de agua desde 40 a 75 L/h,

realizamos 5 experimentos, repitiendo los puntos 4 y 5.

A lo largo de la experimentación, hemos de vigilar que la temperatura del agua no baje

de 35ºC. Si es así, repetimos el punto 2. También hay que repetir el punto 2 al pasar

de un tipo de experimento a otro, es decir, al pasar del punto 6 al 7.

8.- Una vez finalizada la práctica, cerramos las válvulas V1 y V2.

GARFICOS O ESQUEMAS

4.- ABSORCION

Es una operación el cual una mezcla gaseosa, se pone en contacto con un líquido, fin

de disolver de manera selectiva, uno o más componentes del gas, y

obtener una solución de estos en el líquido.

Absorción es la operación unitaria que consiste en la separación de uno o

más componentes de una mezcla gaseosa con la ayuda de un solvente

líquido con el cual forma solución (un soluto A, o varios solutos, se absorben de la fase

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gaseosa y pasan a la líquida). Este proceso implica una difusión molecular turbulenta o

una transferencia de masa del soluto A través del gas B, que no se difunde y está en

reposo, hacia un líquido C, también en reposo. Un ejemplo es la absorción de

amoníaco A del aire B por medio de agua líquida C. Al proceso inverso de la absorción

se le llama empobrecimiento o desabsorción; cuando el gas es aire puro y el líquido es

agua pura, el proceso se llama deshumidificación, la deshumidificación significa

extracción de vapor de agua del aire.

CARACTERISTICAS

Sistemas de dos componentes

Si cierta cantidad de un gas simple y un líquido relativamente no volátil se llevan al

equilibrio la concentración resultante del gas disuelto en el líquido recibe el nombre de

solubilidad del gas a la temperatura y presión predominantes. A una temperatura dada,

la solubilidad aumentará con la presión La solubilidad de cualquier gas depende de la

temperatura, y depende en la forma descrita por la ley de van ‘t Hoff para el equilibrio

móvil: “si se aumenta la temperatura de un sistema en equilibrio, ocurrirá un cambio

durante el cual se absorberá calor”.

Sistemas de multicomponentes: Si una mezcla de gases se pone en contacto con

un líquido, la solubilidad en el equilibrio de cada gas será, en ciertas condiciones,

independiente de la de los demás, siempre y cuando el equilibrio se describa en

función de las presiones parciales en la mezcla gaseosa. Si todos los componentes del

gas, excepto uno, son básicamente insolubles, sus concentraciones en el líquido serán

tan pequeñas que no podrán modificar la solubilidad del componente relativamente

soluble; entonces se puede aplicar la generalización Si varios componentes de la

mezcla son apreciablemente solubles, la generalización será aplicable únicamente si

los gases que se van a disolver son indiferentes ante la naturaleza del líquido; esto

sucederá en el caso de las soluciones ideales. Por ejemplo, el propano y butano

gaseosos de una mezcla se disolverán por separado en un aceite de parafina no

volátil, puesto que las soluciones que se obtienen son básicamente ideales Soluciones

líquidas ideales Cuando una fase líquida se puede considerar ideal, la presión parcial

en el equilibrio de un gas en la solución puede ser calculada sin necesidad de

determinaciones experimentales.

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EQUIPOS UTILIZADOS: Absorbedor de platos, absorbedor a contracorriente paralela,

absorbedor con hervidor, torre empacada, etc.

Torres empacadas (o de relleno): Las torres empacadas, o torres de relleno,

utilizadas para el contacto continuo del líquido y del gas tanto en el flujo a

contracorriente como a corriente paralela, son columnas verticales que se han llenado

con empaque o con dispositivos de superficie grande. El líquido se distribuye sobre

éstos y escurre hacia abajo, a través del lecho empacado, de tal forma que expone

una gran superficie al contacto con el gas.

APLICACIONES INDUSTRIALES

EJEMPLOS: el gas obtenido como un subproducto en los hornos de choque, se lava

con el agua, para la eliminación del amoniaco, después se lava con el con aceite para

la eliminación de los vapores del benceno y tolueno.

GRAFICOS Y O ESQUEMAS

II.- OPERACIONES DE

TRANSFERENCIA DE MASA: SÓLIDO – LÍQUIDO

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5.- SECADO

Es una operación, que consiste en la eliminación de la humedad, en una sustancia.

El secado de sólidos consiste en separar pequeñas cantidades de agua u otro líquido

de un material sólido con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta un

valor aceptablemente bajo. El secado es habitualmente la etapa final de una serie de

operaciones y con frecuencia, el producto que se extrae de un secador para

empaquetado.

CARACTERISTICAS

Existen varios tipos de operaciones de secado, que se diferencian entre sí por la

metodología seguida en el procedimiento de secado; puede ser por eliminación de

agua de una solución mediante el proceso de ebullición en ausencia de aire; también

puede ser por eliminación de agua mediante adsorción de un sólido, y por reducción

del contenido de líquido en un sólido, hasta un valor determinado mediante

evaporación en presencia de un gas.

Los sólidos que se secan pueden tener formas diferentes -escamas, gránulos,

cristales, polvo, tablas o láminas continuas- y poseer propiedades muy diferentes.

El producto que se seca puede soportar temperaturas elevadas o bien requiere un

tratamiento suave a temperaturas bajas o moderadas. Esto da lugar a que en el

mercado exista un gran número de tipos de secadores comerciales. Las diferencias

residen fundamentalmente en la forma en que se mueven los sólidos a través de la

zona de secado y en la forma en la que se transmite

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A.- Secado por Lotes

El calor de desecación se transfiere al sólido húmedo a través de una pared de

retención. El líquido vaporizado se separa independientemente del medio de

calentamiento. La velocidad de desecación depende del contacto que se establezca

entre el material mojado y las superficies calientes. Los secadores indirectos se llaman

también secadores por conducción o de contacto.

Secadores I-Continuos: la desecación se efectúa haciendo pasar el material de

manera continua por el secador, y poniéndolo en contacto con las superficies

calientes.

Secadores I-Por lotes: en general los secadores indirectos por lotes se adaptan

muy bien a operaciones al vacío. Se subdividen en tipos agitados y no

agitados.

B.-Secado Continuo

La transferencia de calor para la desecación se logra por contacto directo entre los

sólidos húmedos y los gases calientes. El líquido vaporizado se arrastra con el medio

de desecación; es decir, con los gases calientes. Los secadores directos se llaman

también secadores por convección.

Secadores D-Continuos: la operación es continua sin interrupciones, en tanto

se suministre la alimentación húmeda. Es evidente que cualquier secador

continuo puede funcionar en forma intermitente o por lotes, si así se desea.

Secadores D-Por lotes: se diseñan para operar con un tamaño específico de

lote de alimentación húmeda, para ciclos de tiempo dado. En los secadores por

lote las condiciones de contenido de humedad y temperatura varían

continuamente en cualquier punto del equipo.

EQUIPOS UTILIZADOS

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Las operaciones de secado pueden clasificarse ampliamente según que sean por lotes

o continúas. Estos términos pueden aplicarse específicamente desde el punto de vista

de la sustancia que está secando.El equipo de secado, puede ser tan sencillo como un

soplador con una resistencia adaptada, o tan complejo como un secador rotatorio.

Secadores de Bandejas

El secador de bandejas, o secador de anaqueles, consiste en un gabinete, de tamaño

suficientemente grande para alojar los materiales a secar, en el cual se hace correr

suficiente cantidad de aire caliente y seco. En general, el aire es calentado por vapor,

pero no saturado, de modo que pueda arrastrar suficiente agua para un secado

eficiente.

Secadores indirectos al vacío con anaqueles

Este tipo de secador, es un secador por lotes, que funciona de manera similar al

secador de bandejas. Este secador está formado por un gabinete de hierro con

puertas herméticas, de modo que se trabaje al vacío. Los anaqueles están vacíos

dónde se colocan las bandejas con los materiales húmedos. En términos generales, se

trabaja con aire calentado con vapor. Esto no es siempre cierto, pues es posible

utilizar agua caliente, para operaciones a temperaturas suficientemente bajas.

Secadores continuos de túnel

Este tipo de secador está formado por un túnel, por el cual pasan bandejas o

carretillas con el material a secar, dentro del túnel, se hace fluir, generalmente a

contracorriente, aire caliente, el cual sirve para secar los sólidos. Este tipo de secador

es típico de la industria alimenticia.

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Secadores Rotatorios

En general, un secador rotatorio consta de un cilindro hueco que gira sobre su eje, con

una ligera inclinación, para permitir el desliz de los sólidos a secar hacia la boca de

salida. Se alimentan por la boca de entrada y por la boca de salida se alimenta el gas

caliente, que habrá de secar a contracorriente el sólido que se desliza despacio hacia

la salida, a medida que se va secando.

Secadores de tambor rotatorio

Consta de un tambor de metal calentado, como se

observa en la figura 3, en las paredes se evapora el

líquido, mientras una cuchilla metálica, raspa lentamente

el sólido, para que descienda por el tambor, hasta la salida. Este tipo de secadores

son típicos del trabajo con pastas, suspensiones, y soluciones. El tambor resulta como

un híbrido entre un secador y un evaporador.

APLICACIONES INDUSTRIALES

EJEMPLOS: el secado de la madera, papel, las cuales se pueden secarse por

evaporación de la humedad, ya sea con corriente de aire, o sin el, el beneficio de la<

papel para acrecentar el vapor.

GRAFICOS ESQUEMAS

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6.- LIXIVIACION

La lixiviación, o extracción sólido-liquido, es un proceso en el que un disolvente

líquido se pone en contacto con un sólido pulverizado para que se produzca la

disolución de uno de los componentes del sólido. La lixiviación es un proceso por el

cual se extrae uno o varios solutos de un sólido, mediante la utilización de un

disolvente líquido. Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos

pueden difundirse desde el sólido a la fase líquida, lo que produce una separación de

los componentes originales del sólido.

CARACTERISTICAS

Se caracteriza por su proa de extracción con ciertos solventes como el sao de los

minerales y otros compuestos. Y depende de ciertos factores como:

Tiempo de contacto

Es un parámetro importante, ya que determina el tiempo necesario para extraer el

material o mineral en el porcentaje requerido según las condiciones operativas

establecidas.

Temperatura

La temperatura es fundamental en la lixiviación dinámica, en cambio la lixiviación

estática puede efectuarse a temperatura ambiente, factor favorable para el desarrollo

de la lixiviación de minerales de cobre.

La lixiviación de minerales que contienen cobre es un proceso químico de disolución,

cuyo factor principal es la cinética de la reacción entre dichos minerales y el agente

lixiviante.

Malaquita → fácilmente soluble en H 2 SO4

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[ Cu2(HO)2 CO3 + 2H2SO4 → 2CuSO4 + CO2 + 3H2O ]

EQUIPOS UTILIZADOS

Tanques de lixiviación

Sedimentadotes por lotes

Difusores de liquido

Agitadores espesadores

Clasificadores

Extractores

Filtro horizontal

ALPICACIONES INDUSTRIALES

Aplicaciones prácticas

Industrialmente la lixiviación se utiliza para preparar pociones, para ello se toma la

droga (generalmente una planta medicinal) se pulveriza, y se mezcla con el menstruo

(alcohol), se coloca en un lixiviador y se deja macerando el tiempo requerido.

También se le puede decir lixiviación al tratamiento de los minerales concentrados y

otros materiales que contienen metales, la lixiviación se efectúa por medio de un

proceso húmedo con ácido que disuelve los minerales solubles y los recupera en una

solución cargada de lixiviación.

Metalurgia Extractiva

Es también el proceso que se usa en la metalurgia, para trabajar los minerales

principalmente oxidados. Desde un tiempo a esta parte se realiza la lixiviación de

minerales En el caso de la lixiviación de los minerales de oro (óxidos) el diseño de los

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pads son de acuerdo a la morfología de la zona, de acuerdo a esto estaremos

iniciando los detalles para la selección del tipo de Pad, ya sea pad reutilizable,

expandible o el caso de lixiviación tipo valle (caso de Pierinasulfurados de cobre

mediante procesos de lixiviación bacteriana.

EJEMPLOS: la lixiviación de los metales EL Au y Cu.

Algunos ejemplos son:

- El azúcar se separa por lixiviación de la remolacha con agua caliente.

- Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas, como los de soya y de

algodón mediante la lixiviación con disolventes orgánicos.

- La extracción de colorantes se realiza a partir de materias sólidas por lixiviación con

alcohol o soda.

Dentro de esta tiene una gran importancia en el ámbito de la metalurgia ya que se

utiliza mayormente en la extracción de algunos minerales como oro, plata y cobre.

También se utiliza en Tecnología Farmacéutica.

ESQUEMAS

III.- OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA: LIQUIDO-LIQUIDO.

7.- EXTRACCION LIQUIDA

Llamada también como extracción con disolventes. Es la separación de los

componentes, de una solución liquida por contacto, con otro liquido insoluble.

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: La extracción líquida consiste en la separación de los componentes de una solución

líquida por contacto con otro líquido inmiscible. Los componentes de la solución

original se distribuyen de manera distinta entre las dos fases de líquidos, logrando

cierto grado de separación de los componentes que puede aumentarse utilizando

contactos múltiples.

CARACTERISTICAS

Este proceso también se le conoce como extracción liquida o extracción con

disolvente; sin embargo, este último término puede prestarse a confusión, porque

también se aplica a la lixiviación de una sustancia soluble contenida en un sólido. Ya

que la extracción líquido-líquido involucra transferencia de masa de una fase líquida a

una segunda fase líquida inmiscible, el proceso se puede realizar en varias formas. El

ejemplo más sencillo involucra la transferencia de una mezcla de dos compuestos a

una segunda fase líquida inmiscible. Un ejemplo es la extracción líquido-líquido de una

impureza contenida en el agua de desperdicio mediante un disolvente orgánico. Esto

es similar al agotamiento o absorción en la que se transfiere masa de una fase a otra.

La transferencia del componente disuelto (soluto) se puede mejorar por la adición de

agentes saladores a la mezcla de alimentación o la adición de agentes "formadores de

complejos" al disolvente de extracción. En algunos casos se puede utilizar una

reacción química para mejorar la transferencia como por ejemplo, el empleo de una

solución cáustica acuosa (como una solución de hidróxido de sodio), para extraer

fenoles de una corriente de hidrocarburos. Un concepto más complicado de la

extracción líquido-líquido se utiliza en un proceso para separar completamente dos

solutos. Un disolvente primario de extracción se utiliza para extraer uno de los solutos

presentes en una mezcla (en forma similar al agotamiento en destilación) y un

disolvente lavador se utiliza para depurar el extracto libre del segundo soluto

(semejante a la rectificación en destilación

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EQUIPOS UTILIZADOS

Tanques con agitación

Sedimentadotes por gravedad

Extractor de Treybal Son en realidad una pila vertical de mezcladores-

sedimentadores. Los mezcladores están en, una línea vertical y los impulsores para

las etapas sobre un eje común. Estos extractores no sólo mezclan, sino que también

bombean, de forma que los flujos obtenidos son grandes. Como no hay mezclado

axial, las rapideces de transferencia de masa son elevadas.

Mezcladores tipo caja

Torres de extracción de platos perforados

Estas torres de varias etapas a contracorriente, tanto con respecto a la capacidad de

manejo del líquido como a la eficiencia en la extracción, son muy efectivas, en

particular para sistemas de baja tensión interfacial que no requieren agitación

mecánica para una buena dispersión. Su efectividad para la transferencia de masa se

deriva de que (1) el mezclado axial de la fase continua está confinado a la región entre

los platos y no se distribuye por toda la torre de etapa a etapa, y (2) las gotas de la

fase dispersa coalescen y se vuelven a formar en cada, plato, destruyendo así la

tendencia a establecer gradientes de concentración dentro de las gotas, que persisten

en toda la altura de la torre. En la figura 10.44 se muestra una torre de diseño sencillo,

en donde el arreglo general de los platos y vertederos es muy similar a la torre de

contacto gas-líquido, excepto que no se requiere de derrarnaderos. La figura muestra

el arreglo para el líquido ligero disperso. Los líquidos ligeros pasan a través de las

perforaciones y las burbujas ascienden a través de la fase continua pesada y

coalescen en una capa, que se acumula entre cada plato. El líquido pesado fluye a

través de cada plato a través de las gotas ascendentes Y pasa a través de los

vertederos hacia el plato inferior. Volteando la torre de cabeza, los vertederos se

convierten en "tuberías de ascenso", que llevan al liquido ligero de plato en plato,

mientras que el líquido pesado fluye a través de las perforaciones.

Contactores con discos giratorios

Extractor de Graesser

Este es un caparazón horizontal fijado con una serie de discos giratorios sobre un eje

central horizontal. Unos recipientes en forma de C entre los discos lanzan los líquidos,

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de un recipiente al otro, mientras los líquidos fluyen a

contracorriente y horizontalmente a través del

extractar. Se ha utilizado especialmente en Europa.

Extractor centrifugo

Extractores centrífugos

El más importante de éstos es el extractar de Podbielniak figura 10.56. El tambor

cilíndrico contiene un caparazón concéntrico, perforado; se gira rápidemente sobre un

eje horizontal (30 a 85 rps). Los líquidos entran a través del eje: los líquidos pesados

se llevan al centro del tambor y los líquidos ligeros a la periferia. Los líquidos pesados

fluyen radialmente hacia afuera y los dos se sacan a través del eje. Estos extractores

son especialmente útiles para líquidos de diferencia de densidad muy pequeña y en

dónde los tiempos de residencia cortos son esenciales, como en algunas aplicaciones

farmacéuticas (extracción de penicilina a partir del caldo nutriente, por ejemplo).

Columna de pulsos

Columnas con pulsaciones Una onda rápida (0.5 a 4/s) de amplitud corta (5 a 25

mm) se transmite hidráulicamente a los contenidos líquidos. Puesto que no hay partes

móviles presentes dentro de los extractores, las columnas de pulsos se emplean

mucho, y de modo exclusivo, cuando se procesan soluciones radiactivas en los

trabajos de energía atómica, en donde pueden ponerse detrás de protecciones

pesadas de radiación sin necesidad de mantenimiento. El arreglo más común es el de

la figura 10.55; los platos perforados que no tienen vertederos tienen pequeños

orificios, por lo que generalmente no habrá flujo. El pulso superimpuesto sobre los

líquidos en forma alternativa hace que los líquidos ligeros y pesados pasen a través de

las perforaciones. También pueden ser pulsadas las columnas empacadas -en

realidad, puede pulsarse cualquier tipo de extractar-. Aunque las rapideces de

transferencia de masa se mejoran debido a los costos sustanciales de energía, las

capacidades de. Flujo se reducen.

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EXTRACTORES POR ETAPAS

El equipo de extracción por etapas que se utiliza es de dos tipos principalmente:

cascadas de mezclado-sedimentación de una y de varias etapas

torres perforadas de varias etapas.

Mezclador-sedimentador

Un mezclador-sedimentador: es un aparato de una etapa, que generalmente

consiste en dos partes: un mezclador para poner en contacto las dos fases liquidas y

lograr la transferencia de masa y un sedimentador para separarlas mecánicamente. La

operación puede ser continua o por lotes.

APLICACIONES INDUSTRIALES:

Se utiliza para extraer uno de los solutos presentes en una mezcla (en forma similar al

agotamiento en destilación) y un disolvente lavador se utiliza para depurar el extracto

libre del segundo soluto (semejante a la rectificación en destilación.)

EJEMPLO.

: una disolución de ácido acético en agua se pone en contacto con acetato de etilo

(inmiscible).

Hay diferente densidad. Tiene lugar una separación de fases al cesar la

agitación.Dado que agua > HAc; entonces las disoluciones se separan.

FUENTE:

1.-Bibliograficas: Operaciones de transferencia de masa, Autor Robert E. Treybal

Segunda edición: cap. 6 Pág. 157-247, cap. 7 Pág. 247-294, cap. 8 Pág... 306-376,

cap.9 Pág... 378-510, cap. 10 Pág... 529-600, cap. 11 Pág... 625-675, cap. 12 Pág...

723-758 cap13 Pág... 792-822., Manual de Lab. De Operaciones Unitarias UNI-FIQT

2.-Electrónicas:www.wikipedia.com/destilacion,www.alambiques.com/tec. de

destilación,

www.slideshare.net/desorcion, www.rincondelvago.com/humidificacion,

www.wikipedia.com/absrocion, www.secado.com/secado,

www.lixiviacion.co/lixiviacion, www.ricondelvago.net/extraccion -liquida

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