Equilibrio y equilibrio son conceptos que representan la paz y la armonía, que normalmente son lo que buscamos en la vida. Sin embargo, como ingeniero, hay ocasiones en las que es necesario alterar este equilibrio para poder resolver problemas. En nuestra discusión anterior, exploramos el proceso de transferencia de masa y cómo dos sustancias pueden combinarse mediante difusión para alcanzar un estado de equilibrio químico. Esto ocurre cuando la concentración de moléculas es la misma en ambos lados de un límite o está distribuida uniformemente dentro de un recipiente, muy parecido a cuando el colorante alimentario se mezcla con agua en un vaso de precipitados.
Pero, ¿qué sucede cuando un componente de la mezcla es más valioso o útil que el otro, o peor aún, cuando un componente es activamente dañino y necesita ser aislado? Aquí es donde el proceso de separación se vuelve crucial. Los ingenieros a menudo necesitan separar diferentes tipos de productos químicos entre sí, ya sea para purificarlos o extraer un producto específico de una mezcla equilibrada. Este es un paso esencial en la resolución de problemas de ingeniería.
Destilación: Separación basada en puntos de ebullición
Una técnica de separación comúnmente utilizada es la destilación: se basa en el hecho de que los diferentes componentes de una mezcla tienen distintos puntos de ebullición y volatilidades. En una columna de destilación se introduce la mezcla por la cola y se calienta. La columna contiene placas que la dividen en tramos a diferentes alturas. A medida que la temperatura aumenta de abajo hacia arriba, las sustancias más volátiles se vaporizan y ascienden, mientras que las menos volátiles permanecen en forma líquida y fluyen hacia abajo. Este proceso separa los productos químicos según sus puntos de ebullición.
Extracción líquido-líquido: separación por densidad
La extracción líquido-líquido es otro método de separación, en el que una sustancia se extrae de un líquido a otro. Esta técnica se basa en la diferencia de densidades de los líquidos involucrados. En una unidad de extracción, la mezcla y el disolvente (el líquido al que se transferirá el contaminante) se introducen a diferentes niveles. El líquido más denso se hunde mientras que el más ligero flota, lo que hace que el disolvente y la mezcla se crucen e intercambien el contaminante. Este método es particularmente útil cuando se separan líquidos que tienen diferentes solubilidades.
Ósmosis Inversa: Filtrado de Moléculas o Partículas
La ósmosis inversa, aunque parezca complicada, es simplemente el proceso de filtrar moléculas o pequeñas partículas de una mezcla. Esta técnica se emplea a menudo para desalinizar agua salada y producir agua dulce. Al presurizar el agua y forzarla a atravesar una barrera semipermeable, las moléculas de agua pasan mientras las moléculas y partículas más grandes se retienen y eliminan. La ósmosis inversa puede eliminar más del 99% de la sal y sustancias no deseadas del agua, lo que la convierte en un método valioso para generar agua dulce a partir de agua salada.
Éstas son sólo tres de las muchas técnicas de separación empleadas en ingeniería. Entre otros métodos utilizados para separar diversas sustancias en una mezcla, se encuentran columnas de absorción, columnas de extracción, secadores, humidificadores y evaporadores. Al utilizar estas técnicas, los ingenieros pueden purificar productos químicos y extraer componentes específicos de mezclas, lo que les permite abordar importantes desafíos de ingeniería.
