2. FONAMENTS TEÒRICS

2.2.Balanços de matèria

Aquest mecanisme de transferència es dóna quan un dels límits del sistema és permeable a un sol dels components de la mescla. Per exemple, en les operacions d’absorció, humidificació, extracció líquid-líquid, quan les propietats de la interfase es pot considerar que el règim de circulació és laminar. En aquests casos podem suposar que la interfase és impermeable.

- FLUX A CONTRACORRENT.

El corrent gasós a qualsevol punt de la columna, ja sigui de rebliment o de plats, consta d’un cabal G, que són els mols totals dividit per la unitat de temps; ja que es tracta d’una unitat de transferència que passa en continu. Està formada per un solut A, el qual es difon de fracció molar, y, i la pressió parcial, P, o raó molar, Y. A més a més hi ha un gas que no és difon; ja que és bàsicament insoluble, Gs, que és en mols dividit per la unitat de temps.

A part d’haver-hi un corrent gasós també hi ha un corrent líquid, L, que són els mols dividit per la unitat de temps, on conté una fracció molar, x, d’un gas soluble o una raó molar, X, per altra banda, la Ls són els mols dividit per la unitat de temps d’un dissolvent que bàsicament no és volàtil.

Figura 2.1: Esquema d’una columna d’absorció a contracorrent.

Les raons molars es calculen:

- Per la fase gas:

- Per la fase líquida:

Per tant, es tenen les relacions següents:

- Per la fase gas:

- Per la fase líquida:

A continuació es presenten els balanços de matèria tant per una columna de plats com per una de rebliment a la part inferior:

- Per una columna de plats:

- Per una columna de rebliment:

On :

Np: és el número de plats.

Aquestes equacions anteriors són les que pertanyen a la línia d’operació; aquesta línia d’operació és una recta només quan es gratifiquen en unitats de raó molar (Y i X), de manera que si es grafiquen en unitats de fracció molar el que s’obté és una corba en comptes d’una recta. Així l’equació es transforma en:

- Per una columna de rebliment:

* Per la fase gas:

* Per la fase líquida:

On:

PT: és la pressió que en qualsevol punt de la columna es pot considerar constant.

- FLUX EN PARAL·LEL.

Figura 2.2: Esquema d’una columna d’absorció en paral·lel.

En aquest cas la línia d’operació té una pendent, al contrari que les columnes a contracorrent, negativa (-L/G).

Aquest tipus de columnes poden estar verticalment o horitzontalment, i no són limitades, això implica que al ser infinitament altes es produeix que el líquid i el gas a la sortida estiguin en equilibri.

Aquest flux en paral·lel s’acostuma a utilitzar quan en una columna o torre és extremadament alta, es construeix amb dues seccions. Amb la segona secció operant en flux en corrent paral·lel, també es pot utilitzar si el gas que s’ha de dissoldre en el líquid és una substància pura. També s’utilitza el sistema en paral·lel quan es donin reaccions químiques ràpides i irreversibles, on només es necessita l’equivalent a una etapa teòrica.