Teoría De La Película.docx

Teoría de la película Cuando un sistema contiene dos o más componentes en las cuales la concentración varían de un punto a otro presenta una tendencia natural a realizar una transferencia de masa y esta es la transferencia de una región que tiene una alta concentración a una con una más baja concentración de la anterior hasta llegar a un equilibrio. Para llegar a explicar cómo se lleva a cabo el mecanismo de la transferencia de materia se formularon diversas teorías, una de ellas es la teoría de la película que es un modelo que se utiliza para describir la transferencia de materia entre fases, la transferencia de materia para esta teoría se basa en que al momento que hay contacto entre un soluto y un solvente se forma una película entre las dos superficies, de ahí el nombre de dicha teoría. La resistencia a la transferencia se puede notar en la existencia de dos películas en ambos lados de cada una de las fases, este proceso es generalmente lento ya que para que se lleve a cabo se realiza un proceso de difusión molecular. De igual forma se puede interpretar que en el resto de la masa existe agitación que produce movimiento originando un cambio en el flujo de la materia. ``La teoría de la película trata de dar una explicación a los fundamentos físicos del transporte de materia en una interfaz gas-liquido, sin embargo se necesita suponer que el espesor de la película es constante, lo cual es completamente erróneo pues en un flujo turbulento se producen fluctuaciones de velocidad que transportan masa de los fluidos hacia la superficie haciendo que el espesor de la película tenga una variación continua en el espacio y el tiempo.´´ [Bentacourt Grajales R. Transferencia molecular de calor, masa y/o cantidad de movimiento. ISB.Centro de Publicaciones Universidad Nacional de Colombia, Julio 2008. 1 Edición] Cuando un fluido fluye turbulentamente a través de una superficie sólida, al tiempo que la transferencia de masa se efectúa de la superficie hacia el fluido, la relación de la concentración con la distancia es parecida a la que se puede apreciar en la curva oscura de la figura que se presenta a continuación cuya forma está sigue la relación continuamente variante de ED a D.

depa.fquim.unam.mx/amyd/archiv ero/TM2013-10-2915a_25718.pdf

[Treybal, R. Operaciones de Transferencia de Masa. ISB 968- 6046 -34-8. Mc Graw Hill. 2 Edición] ``La teoría de la película enuncia que la concentración seguirá la curva punteada de la figura denotando que existe una diferencia de concentración, 𝐶𝐴1 − 𝐶𝐴2 que se atribuye a la difusión molecular dentro de una película efectiva de un cierto grado de espesor. Es necesario expresar que la película debe de ser muy delgada para que la cantidad de soluto que se le debe introducir sea muy pequeño en relación con la que pasa a través de ella a fin de que el gradiente de concentración en la película sea el característico del estado estacionario.´´ [Treybal, R. Operaciones de Transferencia de Masa. ISB 968- 6046 -34-8. Mc Graw Hill. 2 Edición] Para el coeficiente local de transferencia de masa “kL” para una mezcla binaria (A,B) en una interfase (subíndice 0) se observa mediante cualquiera de las siguientes dos expresiones: 𝑁𝐴0 − 𝑦𝐴0 (𝑁𝐴0 + 𝑁𝐵0 ) = 𝐽𝐴0 ∗ = 𝑘 𝐿𝑦 (𝑦𝐴0 − 𝑦𝐴 ) 𝑁𝐴0 − 𝑦𝐴0 (𝑁𝐴0 + 𝑁𝐵0 ) = 𝐽𝐴0 ∗ = 𝑘 𝐿𝑐 (𝑐𝐴0 − 𝑐𝐴 ) En la primera ecuación, yA0 es la fracción molar de A en la interfase y de igual forma, yA es la fracción molar de A en el infinito, con esta definición, las unidades de kLy son [kmol/(m2 s)]. En la segunda ecuación, cA0 es la concentración molar de A en la interfase y cA es la concentración molar de A en el infinito, con esta definición, las unidades de kLc son [m/s]. El modelo de la película se aplica a una interfase donde cA = cA0 cubierta por una capa o película de fluido en reposo, de espesor ef, más allá de la cual el fluido está agitado, o en flujo turbulento, con concentración cA.

Aplicando el resultado del modelo de difusión equimolar a la película, se puede obtener:

𝐽𝐴0 ∗ = 𝐷𝐴𝐵 (𝑐𝐴0 − 𝑐𝐴 ) / 𝑒 𝑓

Esto se puede expresar como; cA varía linealmente a través de la película. Combinando las primeras dos ecuaciones con la ecuación anterior se obtiene: 𝑘 𝐿𝑦 = 𝑐 𝐷𝐴𝐵 / 𝑒𝑓

𝑘𝐿𝑐 = 𝐷𝐴𝐵 / 𝑒𝑓

[Treybal, R. Operaciones de Transferencia de Masa. ISB 968- 6046 -34-8. Mc Graw Hill. 2 Edición] En una experiencia real, se puede observar que la película no está en reposo sino que existe en este caso una película en flujo laminar que se encuentra tangente a la interface. Se puede suponer entonces que la concentración de A se encuentra variando gradualmente desde 0 en la pared hasta su valor casi uniforme en el flujo turbulento exterior a la película. Esta situación gradual se modela extrapolando el gradiente de concentración en el punto de contacto con la interfase hasta su intersección con la concentración del flujo turbulento uniforme. El punto de intersección define ahora el espesor efectivo de la película. [Treybal, R. Operaciones de Transferencia de Masa. ISB 9686046 -34-8. Mc Graw Hill. 2 Edición]