FUNDAMENTOS Y APLICACIN DE LOS FLUIDOS SUPERCRTICOS

2da EVALUACIN

Datos del cursante

Nombre y Apellido: JUAN SEQUERA

C.I: 17844701

Defina y explique los factores que influyen en la solubilidad del soluto en la fase de equilibrio de Extraccin por Fluido Supercrtico (SFE)? Valor 1 punto.

Como primer factor se presenta los Cambios de volatilidad de los componentes por efecto del solvente (en condiciones de alta presin 10 a 20 Mpa).

En vapores condensados en fases slidas, la presin hidrosttica es de inters. Por lo tanto el punto de ebullicin el efecto importante a considerar.

Si el punto de ebullicin de los componentes es muy pequeo, los cambios de volatilidad en gases supercrticos se regirn en funcin del efecto del solvente.

Cuando ocurre esto, La ebullicin puede ser calculada por el efecto de la presin hidrosttica (P) y presin de vapor (P0). (dP0 /dP)T = Bajo esta consideracin, VL es incomprensible [VL # f (P)] y VG es volumen de gas ideal. Ln P 01/P02 = [VL /RT] (P P 01)

Por otra parte Cuando un compuesto es de baja volatilidad en fluidos supercrtico: A altas presiones la solubilidad incrementa con la temperatura. A bajas presiones la solubilidad decrece con la temperatura.

Presin de vapor del soluto incrementa exponencialmente con la temperatura (a altas presiones)

Por otra parte la solubilidad del soluto en la etapa de equilibrio por supercrtico, principalmente depende de la naturaleza de este compuesto (estructura, composicin, otros).

Las condiciones especifica de presin y temperatura que requiere para la extraccin.

Las propiedades polares del soluto afectan de manera importante la solubilidad por interaccin en el soluto y el solvente

2. Explique como la solubilidad de los componentes de baja volatilidad en SFE, se ven influenciados por la presin y la temperatura? Apyese en grficas. Valor 1 punto.

A. La solubilidad de los compuestos de baja volatilidad en cuanto a la presin se ve influenciado de la siguiente manera por la temperatura; cuando est en presencia de altas presiones la solubilidad incrementa con la temperatura. Mientras que A bajas presiones la solubilidad decrece con la temperatura. Y este efecto se puede apreciar en la siguiente grafica de apoyo.

B. Por otra parte en la grfica de apoyo N.2, se puede apreciar el comportamiento de solubilidad, cuando esta frente a la temperatura y presin; se puede observar como la solubilidad va aumentando a medida que la presin es aumentada al mismo tiempo que la temperatura.

Por otra parte tambin se puede notar que aunque sea la temperatura elevada y la presin baja, la solubilidad no se ve afectada (menor solubilidad), como cuando si se le aplica el aumento de la presin.

3. Defina y explique los factores que influyen en la disolucin del solvente en la fase lquida, bajo un sistema de SFE? Valor 1 punto.

Propiedades de la fase lquida

En este caso la polaridad de las molculas influye para determinar cul de las sustancias es la que se disolver.

As mismo, la tendencia natural de las sustancias a mezclarse (facilidad de los compuestos de disolverse en la etapa)

Componentes disueltos en el solvente

En este caso, la solubilidad vara mucho de molcula a molcula y depende de la interaccin que exista entre el soluto y el solvente, si esta energa de interaccin es grande en relacin a la energa de interaccin del soluto, se espera entonces que la solubilidad en esta etapa sea alta. Por lo tanto el soluto estar rodeado del solvente, estabilizndolo en una solucin, cabe sealar que si existen ms molculas de solvente en el medio en un estado ms denso, provocara mayor interaccin soluto solvente.

Variacin de la presin de vapor del soluto por la temperatura

La Presin de vapor del soluto incrementa exponencialmente con la temperatura (a altas presiones)

Variacin de la densidad del solvente

A bajas presiones Fuerza del solvente incrementa al incrementar la densidad

La variacin de un fluido supercrtico puede variar con pequeos cambios de presin.

Si se produce un aumento isotrmico de la presin a partir de la temperatura supercrtica, se produce un aumento de la densidad variando su valor de gas a lquido sin producir cambio de fase.

Al aumentar isotrmicamente la presin partiendo de una presin y temperatura baja la densidad aumentara tendiendo a comportarse como los gases, al alcanzar ese punto se produce un cambio de fase, produciendo un cambio brusco de la densidad comportndose de un gas a un lquido.

4. Defina y explique los fenmenos que influyen en la transferencia de materia en la Extraccin por Fluido Supercrtico (SFE)? Apyese en grficas. Valor 1 punto.

Los fenmenos que influyen en la extraccin por fluido sper crtico son los siguientes:

Distribucin radial del solvente en la entrada.

Tiene que ver con variacin de la densidad como funcin de la distancia medida desde una partcula de referencia. Considerando la capacidad que tenga el solvente de poder dispersarse y atravesar la muestra que estar en contacto con el (solido o liquido).

La distribucin radial al mismo tiempo

La superficie y la distribucin de los slidos.

Esta considerada como la relacin con el Petratramiento de la muestra y tiene que ver, con la forma y caracterstica que posean las molculas del soluto (forma, tamao, densidad, otro) y el comportamiento en el medio (de movimiento o inercia) para facilitar el paso del solvente.

La auto difusin del solvente.

Para el caso de fluido supercrtico, la auto difusin del solvente con respecto a la transferencia de masa, se basa en la capacidad que posee para auto dispersarse a misma concentracin de las substancias que difunden y se mantienen constantes a ambos lados de la muestra slida. Mantenindose en movimiento en toda la muestra y produciendo mayor extraccin de la sustancia en estudio.

Perfil de concentracin axial del slido.

Tiene que ver con transporte masa, considerando para ello la direccin del movimiento de la sustancia extraer del solido hacia la direccin que lleva el solvente.

En la fase lquida no hay dispersin axial y en el slido la cintica de transporte se asume como lineal.

En la grfica se puede apreciar que estos fenmenos anteriormente mencionados, deben considerarse para poder tener un proceso de extraccin satisfactorio, puede observarse en las diferentes graficas que al tener una buena difusin del solvente, con el soluto la extraccin va aumentar hasta que llega un punto donde la extraccin se mantiene estable por el agotamiento del solvente y de la sustancia de inters al extraer. El movimiento de la sustancia se hace a la misma direccin del solvente, si se mantiene en equilibrio la relacin de sustancia y solvente hacia la misma direccin al mismo tiempo que se termine el solvente tambin terminara la sustancia a extraer.

5. Explique cmo se determina los rendimientos de extraccin del soluto de baja volatilidad en SFE? Tome en cuenta el balance de materia. Valor 1 punto.

Los rendimientos en extraccin por supercrtico, debe considerar inicialmente los parmetros de concentracin del extracto en: Fase lquida, Fase slida en el extractor, las Condiciones operacionales (presin, temperatura, densidad del solvente, masa del solvente, composicin qumica y el Pretramiento del slido. Para poder tener los datos necesario y aplicar el balance de materia correspondiente.

Este balance de materia se aplica cuando la extraccin de sustancias a partir de slidos con solventes supercrticos pueden ser analizados y llevados a un modelo de una manera simple, considerando valores promedios y determinando coeficientes por ajustes de curvas de extraccin y mediante balances de masa.

Los resultados son ecuaciones simples que representan el proceso de extraccin. - Si el proceso requiere un anlisis preciso ser necesario utilizar modelos un poco ms complejo.

Para llevar los datos obtenidos se puede aplicar la siguiente ecuacin de balance de materia, y evaluar el comportamiento en la extraccin por fluido supercrtico

El balance de masa se hace para los componentes del extracto o para algn componente individual.

Por otra parte para Consideraciones de Diseo y Ecuaciones Bsicas; se puede utilizar lo siguiente:

Dnde: Z: Coordenada axial en el dispositivo de separacin L i, , V i : Flujo del componente i en la fase liquida y gaseosa L, V: Flujo total en la fase liquida y gaseosa H v , H L : Entalpias de la fase gaseosa y liquida K Gi : Coeficiente de transferencia de masa del componente i relacionado a la fase gaseosa a: rea de transferencia de masa por volumen de transferencia del dispositivo P: Presin total K i : Coeficiente de reparto del equilibrio V i *: Concentracin de equilibrio del componente i en la fase gaseosa q: Energa calrica (calor)

Finalmente: La extraccin a partir de slidos involucra al menos dos fases. - En la interfase la concentracin es inestable por lo tanto es necesario aplicar modelos por separados. - Casi siempre las concentraciones se consideran una sola a lo largo de la direccin de flujo. - En el mtodo dispersin en una sola dimensin se asume un modelo de flujo tapn.

Helis Hernndez

Profesor