La transferencia de masa se refiere al movimiento de moléculas o corrientes de fluido causado por una fuerza impulsora como un gradiente de concentración. Ocurre en reacciones químicas y procesos de separación. Existen dos tipos principales: transferencia molecular a nivel molecular y convectiva causada por el movimiento del fluido. La difusión se describe por la ley de Fick y depende de la difusividad, concentración y distancia.

1. Transferencia de masa en estado
estacionario
Universidad del Cauca
Tecnología Agroindustrial
Mario Enríquez M. Sc.
menriquez@unicauca.edu.co

2. Los fenómenos de transferencia de masa se
refieren al movimiento de las moléculas o de
corrientes de fluido causadas por una fuerza impulsora.
La transferencia de masa ocurre en toda reacción
química, ya sea dentro de un reactor industrial, un
fermentador o un reactor de laboratorio.
El transporte de masa se da en la mayoría de
los procesos de separación, tales como la
humidificación, secado, absorción, destilación,
extracción líquido – líquido, entre otros.
Transferencia de masa no significa movimiento de
masa, sino que uno o varios componentes de una
materia migran a otro lugar de menor concentración

3. Ejemplos cotidianos
• Tinta en agua
• Alcoholes
• Removedor de uñas sin tapa

4. Gradiente de concentración
Fuerza impulsora o potencial de impulso para el transporte de
componentes, esta condición se denomina difusión ordinaria

5. La difusión de masa ocurre en:
• Líquidos
• Sólidos
• Gases
Como la transferencia de masa está
fuertemente influida por el espacio
molecular, la difusión ocurre más
fácilmente en gases que en líquidos y más
fácilmente en líquidos que en sólidos.

6. CLASIFICACIÓN DE LA
TRANSFERENCIA DE MASA
 Molecular:
Si una solución es completamente uniforme con respecto a la
concentración de sus componentes, no ocurre ninguna alteración; en
cambio si no es uniforme, la solución alcanzará espontáneamente la
uniformidad por difusión, ya que las sustancias se moverán de un punto
de concentración elevada a otro de baja concentración. La rapidez de
transferencia puede describirse adecuadamente en función del flujo
molar, o moles/(tiempo)(área), ya que el área se mide en una dirección
normal a la difusión.
 Convectiva:
La masa puede transferirse debido al movimiento global del fluido. Puede
ocurrir que el movimiento se efectúe en régimen laminar o turbulento. El
flujo turbulento resulta del movimiento de grandes grupos de moléculas y
es influenciado por las características dinámicas del flujo. Tales como
densidad, viscosidad, entre otros.

7. Difusión y difusividad
La difusión es el movimiento, bajo la influencia de un estimulo
físico, de un componente individual a través de una mezcla. La
causa más frecuente de la difusión es un gradiente de
concentración del componente que difunde. Un gradiente de
concentración tiende a mover el componente en una dirección
tal que iguale las concentraciones y anule el gradiente.
La difusión también puede ser originada por un:
 Gradiente de presión, difusión de presión.
 Gradiente de temperatura, difusión térmica.

8.  Por la aplicación de una fuerza externa como el caso de
una centrífuga, difusión forzada.
 La difusión también tiene lugar en fases fluidas debido a
la mezcla física o a los remolinos del flujo turbulento,
difusión en régimen turbulento.
• La difusividad es una característica de un compuesto y
de su entorno (temperatura, presión, concentración), ya
sea en una solución líquida, gaseosa o sólida y la
naturaleza de los otros componentes.

9. Ejemplos
• Dispersión de indicadores
• Dispersión de tinta y vino

10. Ley de Fick
JAZ o mA/A = flujo molar componente A en dirección z (kg mol de A/s m2)
DAB = difusividad molecular de A en B (m2 /s)
c = concentración (kg mol de A/m3)
z o x = distancia (m)

11. Difusión molecular en gases

15. Difusión molecular en líquidos

16. Difusión molecular en sólidos
Permeabilidad = DAB* S

19. Transferencia de masa en estado transitorio
En muchos casos la concentración de un componente dentro de otro puede
variar con el tiempo:
• Sal en un alimento sólido
• Sabor o componente volátil en un alimento seco
• Absorción de agua por un material seco
Se trabaja con la dimensión característica
• Lámina: espesor
• Cilindro: radio
• Esfera: radio
• Uso de cartas donde se relaciona la relación de concentración Vs

21. Pg 636 Singh

22. Separación por contacto de equilibrio
• Absorción
• Destilación
• Extracción líquido-líquido
• Lixiviación
• Membranas
• Cristalización
• Adsorción

23. Contacto de equilibrio en una y varias etapas

24. Línea de operación

27. Destilación

28. Método de McCabe-Thiele

29. Método de McCabe-Thiele

30. Método de McCabe-Thiele

31. Método de McCabe-Thiele