Equipos que basan su funcionamiento en la Transferencia de Masa
DEFINICIÓN
Absorción
La absorción es un proceso en el que un gas se disuelve en un líquido, formando una solución. Es fundamental para la captura de gases contaminantes y la separación de mezclas gaseosas.
Descripción y fundamentos:
Basado en principios de transferencia de masa, ocurre cuando las moléculas de gas se difunden en un líquido debido a diferencias de concentración. Es regulado por la solubilidad del gas y las condiciones de operación (temperatura y presión).
Esquema:
- Partes principales: Torre de absorción, relleno o platos internos, sistema de entrada y salida de fluidos.
- Diagrama: Flujo contracorriente de gas y líquido en la torre.
Clasificación:
- Absorción física: Depende de la solubilidad del gas.
- Absorción química: Implica reacciones químicas entre el gas y el líquido.
- Torres empacadas o de platos.
Aplicación en la industria:
- Tratamiento de gases: Captura de CO₂, SO₂ o NH₃.
- Refinación: Eliminación de impurezas en mezclas gaseosas.
- Industria química: Producción de ácido clorhídrico y otros compuestos.
2. Destilación
Proceso de separación de mezclas líquidas basado en las diferencias de volatilidad de sus componentes, usando calor para evaporar y condensar selectivamente.
Descripción y fundamentos:
Basado en los principios de equilibrio líquido-vapor, la destilación separa componentes al calentar la mezcla y condensar el vapor generado. Es eficiente para líquidos miscibles con puntos de ebullición diferentes.
Esquema:
- Partes principales: Torre de destilación, condensador, rehervidor, bandejas o rellenos.
- Diagrama: Ciclo de evaporación y condensación en la torre.
Clasificación:
- Destilación simple: Una etapa de vaporización-condensación.
- Destilación fraccionada: Varias etapas, usada para mezclas complejas.
- Destilación al vacío: Para compuestos sensibles al calor.
Aplicación en la industria:
- Refinación de petróleo: Separación de crudo en fracciones como gasolina y diésel.
- Producción de alcoholes: Separación y purificación de etanol.
- Química: Recuperación de solventes y separación de compuestos orgánicos.
3. Humidificación
La humidificación consiste en añadir vapor de agua a un gas seco para aumentar su humedad relativa, controlando así las condiciones ambientales o del proceso.
Descripción y fundamentos:
Se basa en la transferencia de masa entre el vapor de agua y el gas seco. La humidificación requiere controlar la temperatura, presión y el contacto entre las fases.
Esquema:
- Partes principales: Torre de humidificación, sistema de distribución de agua y flujo de gas.
- Diagrama: Interacción entre el flujo de agua y el gas seco en un dispositivo de contacto.
Clasificación:
- Humidificación adiabática: Sin intercambio de calor con el entorno.
- Humidificación isotérmica: Temperatura constante durante el proceso.
- Humidificadores por pulverización o contacto directo.
Aplicación en la industria:
- HVAC: Control de humedad en ambientes cerrados.
- Secado: Mejora de condiciones para procesos térmicos.
- Textil: Prevención de estática y mejora de la calidad del tejido.
4. Lixiviación
Proceso en el que un sólido se disuelve parcialmente en un líquido para extraer componentes deseados o eliminar impurezas.
Descripción y fundamentos:
Basado en la solubilidad diferencial, el sólido se pone en contacto con un solvente adecuado, que disuelve y extrae los compuestos objetivo.
Esquema:
- Partes principales: Tanque de lixiviación, agitadores, sistema de filtración.
- Diagrama: Sólido en contacto con el solvente, generando una solución rica.
Clasificación:
- Lixiviación estática: Sin movimiento del material.
- Lixiviación dinámica: Con agitación o flujo continuo.
- Lixiviación percolativa o en pilas.
Aplicación en la industria:
- Minería: Extracción de metales como oro, cobre o uranio.
- Alimentos: Producción de aceites esenciales y azúcares.
- Farmacéutica: Extracción de principios activos de plantas.
5. Extracción
Método de separación de componentes de una mezcla líquida o sólida utilizando un solvente en el que solo los componentes deseados son solubles.
Descripción y fundamentos:
Funciona mediante la transferencia de masa entre dos fases inmiscibles (líquido-líquido o sólido-líquido). La eficiencia depende de la afinidad química del soluto por el solvente.
Esquema:
- Partes principales: Columna de extracción, sistemas de alimentación y extracción de fases.
- Diagrama: Intercambio de soluto entre las fases en contacto.
Clasificación:
- Extracción líquido-líquido: Entre dos líquidos inmiscibles.
- Extracción sólido-líquido: Disolución de un soluto sólido en un líquido.
- Sistemas por lotes o continuos.
Aplicación en la industria:
- Química: Separación de compuestos orgánicos e inorgánicos.
- Farmacéutica: Obtención de principios activos.
- Alimentos: Extracción de aceites y aromas naturales.
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