NUEVAS TECNOLOGIAS

NUEVAS TECNOLOGIAS

1. SEPARACION POR MEMBRANAS

   • Todos los procesos de separación por membranas tienden a ser bajos consumidores de energía en teoría, no así en la práctica. Operan mediante un mecanismo diferente a otros métodos de separación, por lo que presentan un perfil único de fortalezas y debilidades
     • MEMBRANA
       • Una membrana se puede considerar que es una barrera o película permeoselectiva entre dos medios fluidos, que permite la transferencia de determinados componentes de un medio al otro a través de ella y evita o restringe el paso de otros componentes.
         • El transporte de componentes a través de la membrana se realiza siempre aplicando una fuerza impulsora. Esta fuerza impulsora puede ser debida a gradientes de concentración, presión, temperatura o potencial eléctrico
           • .La permeabilidad selectiva viene determinada por la medida de la partícula, la afinidad química con el material de la membrana y/o la movilidad de los componentes a través de la membrana (movimiento difusivo o convectivo).
             • Las membranas, para ser efectivas en los procesos de separación y filtración, han de ser resistentes químicamente mecánica y térmicamente estables, y tener una permeabilidad elevada, alta selectividad y resistencia a las operaciones.
   • MEMBRANAS Y MATERIALES
     • Los materiales que se utilizan en muchos procesos de membranas pueden ser muy diferentes, ya que tanto el material como las configuraciones ofrecen muchas posibilidades.
       • Se pueden establecer varias clasificaciones, según el elemento de referencia. Una de ellas puede ser la naturaleza de la membrana: biológica o sintética.
         • Estos dos tipos de membranas son muy diferentes en estructura y funcionalidad.
           • Membrana porosa
             • Formada por poros que pueden ir desde 5 nm hasta alguna micra. Éste es el fundamento de la microfiltración y la ultrafiltración.
           • MEMBRANA MICROPOROSA
             • Formada por poros de 1 a 5 nm de diámetro. En este caso, los efectos de carga de partículas son más importantes en el proceso de separación que los efectos del tamaño de partícula.
           • MEMBRANA NO POROSA
             • Membrana con poros de tamaño inferior a 1 nm de diámetro.
   • OPERACIONES Y EQUIPOS
     • En todo el proceso de membrana, existen tres corrientes
       • Alimento Disolución que se quiere tratar
       • Permeado Corriente que es capaz de pasar a través de la membrana. Está constituido por el solvente y algunos solutos. Es rico en sustancias con tendencia a atravesar la membrana.
       • Retenido o concentrado Corriente que no ha pasado a través de la membrana. Ha perdido parte de la disolución del alimento y, por tanto, aumenta la concentración de sustancias que no pueden atravesar la membrana.
       • La corriente de interés del proceso puede ser el permeado, el retenido o ambos, dependiendo del objetivo de la separación
         • Concentración. El componente deseado se encuentra en concentración baja en la corriente del alimento y es el disolvente (permeado) el que se elimina con el fin de aumentar el componente que se quiere concentrar.
         • - Purificación. Las impurezas o los componentes no deseados se eliminan en la corriente de permeado o en el retenido.
           • Fraccionamiento. Cuando una mezcla se separa en dos o más componentes deseados.
             • EQUIPOS PARA SEPARACION POR MEMBRANAS

2. OSMOSIS INVERSA

   • Consiste en separar un componente de otro en una solución, mediante las fuerzas ejercidas sobre una membrana semi-permeable.
     • Es una operación unitaria mediante la cual se aplica una presión externa, comprendida entre 14 y 60 Kg/cm2, que forzará al agua a pasar a través de una membrana semipermeable produciéndose un permeado que contiene, aproximadamente, el 10% del total de sales presentes en el agua de alimentación.
       • La osmosis inversa es el fenómeno reversible de osmosis natural o directa que hoy constituye el nivel más fino de filtración existente, capaz de rechazar elementos tan pequeños, como 0.0001 mm, a través de una membrana semipermeable por un proceso de difusión controlada
         • No requiere energía térmica (sólo energía mecánica)
           • Una membrana para realizar ósmosis inversa debe resistir presiones mayores a la diferencia de presiones osmóticas de ambas soluciones.
             • Se denomina membrana semipermeable a la que contiene poros o agujeros, al igual que cualquier filtro, de tamaño molecular. El tamaño de los poros es tan minúsculo que deja pasar las moléculas pequeñas pero no las grandes, normalmente del tamaño de micras
               • Permeado: Corriente que contiene, fundamentalmente, los componentes de una disolución que salen de una membrana.
               • Rechazo: Corriente que contiene los componentes que no atraviesan la membrana.
               • Valor de Corte de la membrana (Cut-Off): Es el peso molecular mínimo de soluto que puede ser retenido por la membrana.
                 • CARACTERISTICAS
                   • -La separación puede llevarse a cabo continuamente. -El consumo de energía es bajo. -Los procesos de membranas pueden combinarse fácilmente con otros procesos de separación. -La separación se puede producir en condiciones moderadas. -Las propiedades de las membranas son variables y se pueden ajustar. -No se necesitan aditivos.
                 • Desventajas
                   • - La polarización por concentración y el ensuciamiento de la membrana. - Baja selectividad o bajo flujo obtenido. - El factor de incrustación es más o menos lineal.
                 • Recuperación (R): Se define como el porcentaje del agua de alimentación que se convierte en permeado. R = Qp/Qf Donde: Qp: caudal de permeado Qf: caudal de alimentación
                   • Factor de Concentración (CF): Indica el grado de aumento de la concentración de un componente en una operación con membrana. Se define como: CF= Cr / Cf Cr: Concentración en el rechazo (salmuera) Cf: Concentración de la alimentación
                     • EQUIPOS
                     • REFERENCIAS
                       • http://es.slideshare.net/JohonathanSC/separacinpormembrana
                         • https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6233/03_Mem%C3%B2ria.pdf?sequence=4&isAllowed=y
                           • http://www.criba.edu.ar/cinetica/solidos/Capitulo5.pdf

3. FLUIDIZACION

   • La fluidización ocurre cuando pequeñas partículas sólidas son suspendidas por una corriente de un fluido que se dirige de abajo hacia arriba venciendo el peso de las mismas
     • Cuando la velocidad del fluido debe ser lo suficientemente alta como para suspender las partículas, pero a la vez no tan elevada como para expulsar las partículas fuera del recipiente. Las partículas sólidas rotan en el lecho rápidamente, creándose un excelente mezclado.
       • La fluidización se define como un proceso en el que, en un lecho con partículas solidas, se hace pasar un fluido hasta lograr una mezcla homogénea entre las partículas y el fluido.
         • El material que se fluidiza es casi siempre un sólido y el medio que fluidiza puede ser tanto líquido como gas. Las características y comportamiento de los lechos fluidizados dependen fuertemente de las propiedades del sólido y del fluido
           • El fenómeno de la fluidización
             • Consideremos el lecho vertical relleno de partículas sólidas
               • Si la velocidad del gas de fluidización (u) es muy baja no podrá contrarrestar el peso de las partículas y el lecho se comportará como un lecho fijo
                 • Existirá un valor de velocidad (velocidad mínima de fluidización, umf) a partir de la cual el lecho se fluidizará
                   • Velocidades mayores de fluidización conducen a una expansión del lecho, pudiéndose dar una fluidización homogénea (Figura 5.1c). Cuando se fluidiza con gas este comportamiento puede observarse sólo en condiciones especiales (partículas livianas y gas denso a alta presión).
                     • Los lechos gas-sólido presentan burbujas y canalización de gas cuando la velocidad se aumenta sobre la de mínima fluidización (Figura 5.1.d). Cuando las burbujas aparecen la agitación del lecho es vigorosa, y el lecho no se expande mucho más allá de la altura de mínima fluidización, a este tipo de operación se la denomina comúnmente fluidización burbujeante. En muy raras ocasiones un sistema líquido-sólido se comporta como lecho burbujeante.
                       • Las burbujas pueden coalescer y crecer a medida que ascienden por el lecho, y eventualmente pueden ser los suficientemente grandes como para expandirse a lo ancho del lecho. Si se trata de partículas pequeñas, ellas fluyen hacia abajo en las cercanías de la pared, alrededor de los paquetes de gas que ascienden . Si las partículas son más grandes, el lecho que queda debajo de una burbuja es empujado como con un pistón. Los sólidos se reintegran al lecho por que “llueven” a través de los paquetes de gas . Este comportamiento suele presentarse en lechos de pequeños diámetros.
                         • Cuando el lecho se fluidiza a altas velocidades la velocidad terminal de las partículas puede superarse, en este caso la superficie superior del lecho se desdibuja. El gas se lleva material particulado y en lugar de burbujas se observa un movimiento turbulento de paquetes de sólidos y espacios llenos de gas de varias formas y tamaños (Figura 5.1g). En estas condiciones el lecho se denomina lecho fluidizado turbulento.
                           • Si la velocidad se aumenta más aún, los sólidos son arrastrados fuera del lecho, existe un transporte neumático de los sólidos.
                             • EQUIPOS

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