Fundamentos de la Destilación

1. ¿Por qué es preferible la destilación frente a otras operaciones como la extracción líquida?

Porque no requiere añadir otros componentes que luego deban recuperarse. La separación se basa en la diferencia de volatilidades relativas de los componentes; cinéticamente es la operación con mayor velocidad de transferencia de materia y termodinámicamente es más eficiente comparada con otras.

2. ¿Qué es la destilación flash?

Es un proceso donde parte de una corriente de alimentación se evapora en una cámara de evaporación instantánea para separar vapor y líquido en equilibrio mutuo. El componente más volátil se concentrará en el vapor y el menos volátil en el líquido.

3. Define Punto de Burbuja y Punto de Rocío en sistemas multicomponente

• Punto de burbuja: Temperatura a la que aparece la primera burbuja de vapor en una mezcla líquida. Es cuando comienza la ebullición y se obtiene un vapor en equilibrio con una determinada composición.
• Punto de rocío: Temperatura a la que aparece la primera gota de líquido en una mezcla gaseosa. En este punto comienza la condensación y se obtiene un líquido en equilibrio con una composición dada.

5. ¿Para qué sirven las tres ecuaciones del método aproximado (Fenske, Underwood y Gilliland)?

• Fenske: Calcula el número mínimo de etapas a reflujo total.
• Underwood: Calcula la relación de reflujo mínima.
• Gilliland: Relaciona el número de etapas teóricas y la razón de reflujo.

6. ¿Qué ocurre en una columna si operamos a «Reflujo Mínimo»?

Aparece una zona de «pinch» o zona de composición constante donde el número de etapas necesarias se hace infinito.

7. ¿Cómo se determina la localización óptima del plato de alimentación en una columna multicomponente?

Se utiliza la ecuación de Kirkbride, que permite calcular el cociente entre el número de platos por encima y debajo de la alimentación.

8. MESH

Son las ecuaciones fundamentales que describen cada plato de la columna del proceso de separación como la destilación:

• M: Balance de materia por componente.
• E: Relaciones de equilibrio L-V (Líquido-Vapor).
• S: Sumatorios de fracciones molares (=1).
• H: Balances de entalpía.

Procesos de Separación por Membrana

Diferencia fundamental entre Diálisis y Electrodiálisis

En la diálisis la fuerza impulsora es la diferencia de concentración, mientras que en la electrodiálisis es la diferencia de potencial eléctrico y solo se aplica a solutos con carga eléctrica, es decir, iones.

¿Qué es una membrana y cuál es su función en la separación?

Es una barrera semipermeable que separa dos fases y modifica o impide la circulación de algunos componentes. Su función principal es favorecer la cinética de la separación, permitiendo que unos componentes pasen más rápido que otros.

Esquema de Clasificación

Según su origen:

• Naturales: biológicas o no biológicas.
• Sintéticas:
  • Orgánicas: más fáciles de procesar y, por tanto, más baratas.
  • Inorgánicas: suelen ser más caras, pero presentan ventajas como la resistencia a agentes químicos agresivos.

Según su morfología:

• Membranas Simétricas
• Membranas Anisotrópicas

Explica la diferencia entre membranas isotrópicas y anisotrópicas

• Isotrópicas (Simétricas): Estructura y composición uniforme en todo su espesor.
• Anisotrópicas (Asimétricas): Tienen una capa superficial muy fina (capa activa) que realiza la separación y un soporte grueso y poroso para dar resistencia. Su gran ventaja es que ofrecen menor resistencia al paso del fluido, permitiendo un flujo de transporte mucho mayor.

3. ¿Cuáles son los mecanismos de transporte a través de la membrana?

• Modelo de poros: las sustancias pasan a través de la membrana infiltrándose a través de los poros de la misma.
• Modelo de disolución-difusión: describe la transferencia en función de la afinidad de las moléculas por el material de la membrana.

Rangos de Filtración:

• Microfiltración (MF): 0,1 a 1 micra.
• Ultrafiltración (UF): 0,01 a 1 micra.
• Nanofiltración (NF): < 0,1 micras.

Tres resistencias en serie en la transferencia de materia por diálisis

1. Resistencia de la disolución alimento.
2. Resistencia de la membrana.
3. Resistencia de la disolución dializante.

¿Qué es un «Par de Celdas» en Electrodiálisis?

Es la unidad repetitiva básica del equipo. Está formado por una membrana catiónica, un compartimento de dilución, una membrana aniónica y un compartimento de concentrado.

¿Qué ocurre en la polarización por concentración? (En Electrodiálisis)

Los iones que dejan la membrana difunden a través de la capa límite de concentrado, por lo que la concentración de iones será mayor en la superficie de la membrana; mientras que los iones que entran a la membrana difunden a través de una capa límite desde la parte diluida, por lo que la concentración en el diluido es mayor que en la membrana.