Teoria De La Doble Pelicula.pdf

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE CALKINI EN EL ESTADO DE CAMPECHE INGENIERÍA BIOQUÍMICA ASIGNATURA: “OPERACIONES UNITARIAS II”. DOCENTE: DR. LUIS ALFONSO CAN HERRERA. ACTIVIDAD. “ENSAYO DE LA TEORIA DE LA DOBLE PELICULA.” ALUMNO: 

DIEGO GUADALUPE AC AC

GRADO: 6TO SEMESTRE

MATRICULA: 5632 GRUPO: A

2018-2019P 09/04/2019

TEORIA DE LA DOBLE PELICULA INTRODUCCION Existen algunas teorías que explican el mecanismo de la transferencia de materia, entre éstas tenemos la teoría de la penetración, enunciada por Higbie en 1935 y la que vamos a estudiar en este apartado, la teoría de la doble película, propuesta por Witman en 1923. Se han desarrollado otras teorías, como la teoría de la película-penetración, o la desarrollada por Rishimevskij, o la de Bakowski. La teoría de la Película es un modelo útil para definir la transferencia de materia entre fases. La trasferencia de la materia de un soluto de una fase a otra incluye el trasporte desde el seno de una fase a la superficie límite o interface y también desde la interface al seno del segundo fluido. Esta teoría se basa en la idea de que, en la zona de contacto entre las dos fases, se forma una película de fluido o capa límite de trasferencia de materia (Doran, 1998). Cuando una sustancia se mueve desde el seno de una fase a la interface o viceversa, el fenómeno es conocido como transferencia de masa. Como regla general un flujo de masa Ni es proporcional a la diferencia de concentración, en este caso la diferencia entre la concentración C y la concentración de la interface Ci. La constante de proporcionalidad resultante de la relación entre el flujo de materia y la diferencia de concentración es conocida como el coeficiente de transferencia de masa. La resistencia a la transferencia reside en la existencia de dos películas muy delgadas a ambos lados de la interface, una por cada fase. Este proceso es lento, ya que la difusión a través de las películas tiene lugar por difusión molecular. En el resto de la masa existe agitación, que produce un movimiento, lo que provoca difusión por turbulencia, originándose un flujo de materia mayor o menor. El gradiente de concentración es lineal a cada una de las películas y nulo fuera de ellas. Para explicar la teoría de la película, se debe tomar en cuenta el modelo que dice que muy cerca de la interfaz existe una película estacionaria y que el proceso de transferencia es sólo debido a un proceso de difusión molecular. Como la difusión molecular es un proceso mucho más lento que la difusión turbulenta, la resistencia a la transferencia de masa se localiza principalmente en la película. La suposición de flujo laminar uniforme en la región de la película, puede considerarse un gradiente lineal de concentración. Llamando espesor de la película, podemos escribir.

DESARROLLO La teoría de la película, es el primer intento de dar una explicación sobre fundamentos físicos del fenómeno de transporte a través de una interfaz gas-líquido, sin embargo, tiene un error fundamental en su formulación, este es suponer que el espesor de la película es constante. En un flujo turbulento, esto está completamente alejado de la realidad, ya que las fluctuaciones de velocidad transportan masas de fluido hacia la superficie, resultando que el espesor está variando continuamente en el tiempo y en el espacio. La suposición de un espesor constante conduce a que k ~ D, lo que no concuerda con las mediciones. Se ha encontrado que la relación entre el coeficiente de transferencia y el de difusión no es lineal y, a pesar de la dispersión de los datos, para una superficie limpia, la relación se acerca más ak ~ D1/2. (En el caso de transferencia de masa a través de una superficie rígida, la relación es k ~ D2/3). Lo que está sucediendo en la cercanía de la interfaz. En las zonas donde existe un movimiento ascendente del flujo (generado por vórtices que se acercan a la superficie libre), el espesor de la capa límite de concentración disminuye considerablemente, pudiendo incluso “desaparecer” si la masa de fluido que llega a la superficie tiene una cantidad de movimiento

suficientemente grande (En realidad, la capa límite no desaparece, ya que aunque un elemento de fluido proveniente de la región bien mezclada con concentración, remplace completamente una porción del fluido que estaba dentro de la capa límite de concentración, en el momento que entre en contacto con la fase gaseosa inmediatamente dará origen a una nueva capa límite, la que comenzará a crecer, hasta que suceda nuevamente otro evento de movimiento ascendente). Notar que siempre hemos considerado que la interfaz no se deforma, lo que puede suceder si el movimiento ascendente es muy energético. Una deformación de la superficie libre puede generar localmente gran curvatura de la interfaz,

con efectos importantes debido a la tensión superficial. Además, estamos considerando que el movimiento que puede tener la fase gaseosa no es capaz de generar un esfuerzo de corte significativo en la interfaz (debido a la pequeña viscosidad del gas, en comparación con la del líquido). De este modo, el análisis que estamos haciendo no incluye eventuales efectos del viento en la transferencia de a través de la interfaz (el viento tiene la capacidad, además de deformar la superficie, de generar olas que pueden romperse.

El flujo a través de la interfaz presenta variaciones tanto temporales como espaciales, debido a la variación del gradiente de concentración como resultado de la variación del espesor de la capa límite de concentración. Por otro lado, la teoría de la doble película fue el primer intento serio para representar las condiciones que tienen lugar cuando se transfiere materia desde una corriente de un fluido hacia otra. Aunque esta teoría no reproduce exactamente las condiciones en la mayor parte del equipo real, nos conduce a ecuaciones que se pueden aplicar a los datos experimentales generalmente disponibles, por lo que aún se utiliza. Esta teoría se basa en dos postulados: 1.- La resistencia a la transferencia reside en la existencia de dos películas muy delgadas a ambos lados de la interface, una por cada fase. Este proceso es lento, ya que la difusión a través de las películas tiene lugar por difusión molecular. En el resto de la masa existe agitación, que produce un movimiento, lo que provoca difusión por turbulencia, originándose un flujo de materia mayor o menor. El gradiente de concentración es lineal a cada una de las películas y nulo fuera de ellas. 2.-Las fases se encuentran en equilibrio con la interface. Esto lo podemos ver en las figuras 1 y 2, en la cual la concentración en la fase Y la expresamos como Cy / K, donde el coeficiente de distribución K se considera constante. El primer postulado exige que la concentración baje rápidamente en la película de la fase X, desde el valor de la constante Cxb en la masa, al valor interfacial Cxi, y en la película de fase Y desde el valor Cyi / K con la interface, al valor Cyb / K, en la masa. Conforme al segundo postulado, los puntos Cxi y Cyi / K, son coincidentes con la interface, como se ve en la figura 10. Sin embargo, en la práctica, el perfil de la concentración tiene una pequeña diferencia desde la masa de la fase a la interface, como se indica por la línea discontinua de la gráfica anterior.

Figura 1

Figura 2

CONCLUSION En conclusión, la teoría de la doble película fue el primer intento serio para representar las condiciones que tienen lugar cuando se transfiere materia desde una corriente de un fluido hacia otra. Aunque esta teoría no reproduce exactamente las condiciones en la mayor parte del equipo real, nos conduce a ecuaciones que se pueden aplicar a los datos experimentales generalmente disponibles, por lo que aún se utiliza.

BIBLIOGRAFÍA file:///C:/Users/diego/Downloads/262103385-TEORIA-DE-LA-PELICULA-pdf.pdf http://www.mailxmail.com/curso-hidrometalurgia-extraccion-disolventes/teoria-doblepelicula-transferencia-materia file:///C:/Users/diego/Downloads/262103385-TEORIA-DE-LA-PELICULA-pdf.pdf