Ejercicios de Transferencia de Masa
Considere un tanque cilí ndrico con la parte superior abierta a la atmo sfera que contiene amoniaco lí quido (NH3) a
una temperatura de 50 °C. El dia metro del tanque es de 3.0 m y su altura total es de 7.0 m, con el nivel del lí quido
en el fondo a una altura de 2.5 m. El espacio de gas dentro del tanque esta estancado y los vapores de NH3 se
dispersan al salir del tanque. La presio n de vapor del NH3 lí quido es de 15249.50 mmHg a 50 °C y 6430.99 mmHg a
20 °C, considerando una presio n atmosfe rica de 1 atm.
1) Calcule la tasa de emisio n de vapor de amoniaco (NH3) en unidades de kilogramos de NH3 por dí a,
cuando el tanque se encuentra a una temperatura de 50 °C. Mencione todas las suposiciones y
condiciones de contorno necesarias.
2) Si la temperatura del tanque se incrementa a 20 °C, determine la nueva tasa de emisio n de amoniaco.
Considere un escenario en el que el aire circundante a una tuberí a de agua frí a, que esta caliente, hu medo y
estancado, experimenta una difusio n continua de humedad hacia la superficie frí a de la tuberí a, donde se condensa.
La condensacio n resulta en la formacio n de una pelí cula lí quida alrededor de la tuberí a, que luego cae de forma
constante al suelo debajo. A una distancia de 10 cm de la superficie de la tuberí a, el contenido de humedad del aire
se mantiene constante. En las proximidades de la tuberí a, el contenido de humedad se acerca a la presio n de vapor
del agua, calculada a la temperatura de la tuberí a.
1) Realice un dibujo del sistema fí sico que representa el proceso descrito, seleccione el sistema de
coordenadas ma s adecuado para describir la transferencia y mencione cinco suposiciones razonables
sobre los aspectos de transferencia de masa en el proceso de condensacio n del agua, incluyendo posibles
lí mites o fronteras.
2) Determine la forma simplificada de la ecuacio n diferencial general en relacio n con el flujo de vapor de
agua (NA).
3) Determine la forma diferencial simplificada de la ecuacio n de Fick en relacio n con el flujo de agua vapor
(NA).
Las pelí culas delgadas de silicio se forman comu nmente por la quí mica deposicio n de vapor,
o CVD, de vapor de silano (SiH4) sobre la superficie de la oblea.
La reaccio n de intere s es:
SiH4(g) -> Si(s) + 2H2(g)
A una temperatura de 650 °C, se ha determinado que la reaccio n superficial en cuestio n esta limitada por la
difusio n. Se necesita calcular la densidad de flujo de materia en este escenario. El gas en cuestio n esta compuesto
por un 98,5% en mol de H2 y un 1,5% en mol de Silano. La temperatura y la presio n total del sistema son de 650 °C
y 9,87*10^-4 atm, respectivamente. El coeficiente de difusio n del Silano en la mezcla, a 650 °C y 9,87*10^-4 atm, es
de 13.432 cm^2/s. Adema s, se le solicita considerar un espesor de transporte de materia de la pelí cula de 10 cm.
En un sistema de transferencia de componente A desde la fase lí quida a la fase gaseosa a trave s de una torre de
pared mojada, se establece una relacio n de equilibrio dada por YA = 0,55 * XA. En un punto especí fico de la torre, el
lí quido contiene un 80% molar de A y el gas contiene un 35% molar. Se proporciona un coeficiente individual de
transferencia de masa de la pelí cula de gas, ky, en ese punto, con un valor de 4 Ib mol/h pie^2. Adema s, se indica
que el 50% de la resistencia total a la transferencia de masa se encuentra en la fase gaseosa. A continuacio n, se le
solicita evaluar lo siguiente:
1) El flujo molar de A en el sistema, y se requiere que previamente esquematice el proceso.
2) La concentracio n interfacial de A en ambas fases.
3) El coeficiente total de transferencia de masa, Ky.
