Fundamentos de Transferencia de Materia y Operaciones Unitarias en Ingeniería Industrial

Conceptos Fundamentales en Operaciones de Transferencia

A continuación, se presentan una serie de afirmaciones clave relacionadas con los fenómenos de transporte y las operaciones unitarias, frecuentemente evaluadas en Tecnología Industrial:

Transferencia de Propiedades y Difusión

• El área media logarítmica representa el área media de transporte entre dos superficies esféricas concéntricas.
• Si dos fluidos son solubles en la interfase, difunden siempre. En el caso de una mezcla binaria de gases que difunden en régimen estacionario a través de la interfase en el mismo caudal pero en sentido contrario, el aumento en el espesor de la interfase, manteniendo constantes las demás variables implicadas en el proceso, supondrá el aumento del flujo molar absoluto de cada uno de los gases presentes en la mezcla.
• Asumiendo que el transporte de materia en una mezcla binaria de gases que se encuentra en régimen estacionario se debe únicamente al mecanismo difusional, el flujo molar de uno de los componentes aumentará si lo hace la temperatura a la que se encuentra la mezcla.
• Las leyes de Fick únicamente tienen sentido físico cuando se aplican a sistemas gaseosos con comportamiento ideal.
• El transporte de materia en un sistema alimentario siempre tiene lugar en el sentido en que disminuyen los gradientes de concentración.
• El mecanismo osmótico es un mecanismo de transporte de materia dependiente de un gradiente de presión.

Parámetros Adimensionales y Dimensiones Caracterísiticas

• Si una mezcla de gases se encuentra a dos atmósferas de presión, la fracción molar de uno de los gases presentes en la mezcla es el doble que el de su presión parcial.
• La dimensión característica de una lámina infinita con transporte de propiedad por ambas caras es el *espesor* de dicha lámina.
• La fuerza impulsora reducida alcanza su valor máximo en el equilibrio, siempre que nos encontremos en régimen estacionario.
• El número de Biot (Bi) es una característica intrínseca del sistema que no se puede cambiar actuando sobre el entorno.
• La posición adimensional o distancia reducida (parámetro N) para un punto situado en el centro geográfico de un sistema que intercambia materia en régimen estacionario es siempre cero.

Aplicaciones en Secado y Procesamiento de Alimentos

Secado y Humedad

• Para mantener constante la concentración de oxígeno y dióxido de carbono en el interior de una tarrina en la que se envasan fresas mínimamente procesadas, el caudal de salida de dióxido de carbono ha de ser el doble que el de entrada de oxígeno.
• El equilibrio en un proceso de secado por aire caliente se alcanza cuando la humedad absoluta del alimento que se está secando se iguala a la del aire en contacto con él.
• Un aumento en la temperatura de un volumen de aire húmedo siempre lleva implícito un aumento de su entalpía.
• La difusividad eficaz de agua desde el alimento que se está secando hasta el aire en contacto con él es independiente de su humedad relativa o de la velocidad con la que se impulse sobre la superficie del mismo.

Cinética de Secado

• En PVSC (Periodo de Velocidad de Secado Constante), la velocidad con la que un sólido pierde humedad está controlada por la velocidad con la que el agua viaja por el interior del mismo.
• En los sólidos cristalinos o granulados, el PVSD (Periodo de Velocidad de Secado Decreciente) ocupa la mayor parte de la curva de secado.

Configuración de Procesos

• Para unas mismas condiciones del aire, la circulación del alimento en contracorriente aumenta el riesgo de alteración de sus propiedades organolépticas.
• Para unas mismas condiciones de aire a la entrada de la cámara de secado, la circulación del alimento en contracorriente con una corriente de aire implica una reducción de las *dimensiones* del proceso.

Consideraciones Generales

• En cualquier proceso de transferencia de materia, el objetivo siempre será maximizar la transferencia de materia.