Análisis de los fenómenos de transferencia en el proceso de evaporación osmótica

Analysing transfer phenomena in osmotic evaporation

La evaporación osmótica es una modificación de los procesos tradicionales que utilizan membranas; mediante un diferencial de presión de vapor, producido por una solución de extracción fuertemente concentrada, se transfiere agua solo en forma de vapor a través de una membrana que actúa como cuerpo hidrófobo. Este proceso tiene múltiples ventajas comparado con los procesos tradicionales, pues permite trabajar a presión atmosférica y baja temperatura, ideal para productos sensibles al calor. En este documento se presentan y analizan de forma sintética los fenómenos de transferencia de masa y calor del proceso y se describen los modelos usados para calcular parámetros de interés como flujos, temperaturas, coeficientes de transferencia y sus interrelaciones cuando se utilizan módulos de fibras huecas, con el fin de proveer una herramienta de consulta rápida y concreta.

Introducción

La evaporación osmótica (EO), una de las variantes de la destilación por membranas (DM), utiliza membranas hidrófobas cuyos poros se llenan con la fase gaseosa del fluido que se desea concentrar, lo que previene la penetración del agua, de tal modo que solo los componentes volátiles de la alimentación pueden ser transportados a través de la membrana (Sur et al., 2008). La diferencia de presión parcial de los líquidos que se encuentran separados por la membrana dentro del sistema es generalmente aceptada como la fuerza impulsora, cuyo valor depende de la temperatura y composición de las capas adyacentes a la superficie de la membrana; el gradiente de presión parcial puede formarse por las diferencias de temperatura y concentración (Bui et al., 2004; Gryta et al., 2005; Ravindra et al., 2008; Shen et al., 2008).

La DM se lleva a cabo de varios modos, según la forma de colectar el permeado, el mecanismo de transferencia de masa por la membrana y el origen de la fuerza impulsora, características que han sido utilizadas para generar la nomenclatura usada en estas técnicas. El término “evaporación osmótica” ha sido generaliza  do (Courel et al., 2000; Romero et al., 2003a) sin necesidad de mencionar las palabras “destilación por membranas”, a fin de resaltar la marcada influencia de la concentración en el proceso.