RESUMEN/ AE-04

 Equipos que basan su funcionamiento 

en la Transferencia de Masa

SECADO:

El secado es un proceso térmico que elimina la humedad de un material sólido, líquido o gaseoso al convertir el agua en vapor. Es esencial para preservar productos, mejorar su calidad o preparar materiales para etapas posteriores de fabricación.

CRISTALIZACIÓN:

Proceso físico-químico que forma cristales sólidos a partir de una solución, vapor o material fundido. Es clave para separar y purificar sustancias en la industria.

ABSORCIÓN:

Fenómeno en el que moléculas de un fluido (gas o líquido) se adhieren a la superficie de un sólido adsorbente, como carbón activado o zeolitas.

INTERCAMBIO IONICO:

Proceso químico en el que los iones de una solución se intercambian con los iones de un material sólido, como resinas de intercambio iónico.

SEPARACION POR MEMBRANA:

Tecnología que utiliza membranas semipermeables para separar componentes de una mezcla, basándose en el tamaño molecular o propiedades químicas. 

Descripción y fundamentos:

SECADO: El secado ocurre al aplicar calor al material húmedo, mientras el vapor de agua es removido por un flujo de aire o vacío. Los principios se basan en la transferencia de calor (conducción, convección o radiación) y de masa (difusión de vapor).

CRISTALIZACIÓN: Basado en la sobresaturación de una solución, lo que provoca la nucleación (inicio de cristalización) y el crecimiento de los cristales. Requiere un control preciso de temperatura, presión y concentración.

ADSORCIÓN: Se basa en fuerzas físicas (Van der Waals) o químicas entre las moléculas adsorbidas y la superficie del adsorbente. Es ampliamente usado para separación o purificación.

INTERCAMBIO IÓNICO: Funciona mediante la atracción electrostática entre los iones de la solución y los sitios activos de la resina. Es ampliamente usado para purificación y separación.

SEPARACIÓN POR MEMBRANA: La presión, gradientes químicos o eléctricos fuerzan a ciertas moléculas a pasar a través de la membrana, mientras otras son retenidas.

ESQUEMA

SECADO

• Partes principales: Cámara de secado, sistema de calentamiento (resistencias, quemadores), ventiladores o sistemas de vacío.
  
  
  

CRISTALIZACIÓN

Esquema:

• Partes principales: Cámara de cristalización, agitadores, sistema de enfriamiento o calentamiento.
  
  
  

ABSORCIÓN

Esquema:

• Partes principales: Columna de adsorción, material adsorbente, sistemas de entrada y salida de fluidos.
  
  
  

INTERCAMBIO IÓNICO

Esquema:

• Partes principales: Columna de intercambio iónico, resina, sistemas de regeneración.
  
  
  

SEPARACIÓN POR MEMBRANA

Esquema:

• Partes principales: Membrana, carcasa, sistemas de presión o vacío.
  
  
  

Clasificación

Secado

• Secadores de tambor rotatorio.
• Secadores de bandejas o cámaras.
• Secadores por atomización (spray dryers).
• Secadores de lecho fluidizado.
  

Cristalización:

• Cristalizadores por enfriamiento.
• Cristalizadores evaporativos.
• Cristalizadores de lecho fluidizado.
  

Adsorción:

• Adsorción física.
• Adsorción química.
• Sistemas de adsorción en lecho fijo o móvil.
  

Intercambio Iónico:

• Resinas catiónicas (capturan cationes).
• Resinas aniónicas (capturan aniones).
• Sistemas de cama fija o flujo continuo.
  

Separación por Membrana:

• Osmosis inversa.
• Ultrafiltración.
• Nanofiltración.
• Microfiltración.
  

Aplicación en la industria:

Secado

• Alimentos: Conservación de frutas, granos y lácteos.
• Química: Secado de sólidos y catalizadores.
• Farmacéutica: Elaboración de tabletas y polvos.
  

Cristalización

Química: Producción de sales, ácidos y bases.

Alimentos: Refinación de azúcar y sal.

Farmacéutica: Obtención de ingredientes activos purificados.

Adsorción

Tratamiento de agua: Eliminación de contaminantes orgánicos.

Purificación de gases: Retención de CO₂ o VOCs 

Farmacéutica: Desorción de fármacos para análisis.

Intercambio Iónico

Tratamiento de agua: Desmineralización y suavización.

Química: Separación de metales pesados.

Alimentos: Eliminación de contaminantes en jugos.

Separación por Membrana

Tratamiento de agua: Desalinización, purificación.

Alimentos: Concentración de jugos, lácteos.

Farmacéutica: Separación de biomoléculas.

Conclusión

Los procesos de secado, cristalización, adsorción, intercambio iónico y separación por membranas son pilares fundamentales en la industria moderna. Cada uno cumple funciones específicas que optimizan la producción, mejoran la calidad y reducen costos operativos. Desde el tratamiento de agua hasta la producción de medicamentos y alimentos, estos métodos contribuyen a satisfacer demandas globales con altos estándares de eficiencia y sostenibilidad. El conocimiento y control de estos procesos son esenciales para la innovación y competitividad industrial.