CARACTERÍSTICAS DE LAS MEMBRANAS POLIMÉRICAS

Entre los tipos de membrana de fibra hueca existen distintas configuraciones en función de las direcciones de los flujos: paralelo, cruzado y en contracorriente. En cada uno de ellas existen miles de fibras dispuestas a lo largo del módulo tubular.

Las fibras huecas son de tipo asimétrico y están compuestas por dos capas de distinto espesor y diferente material. La sección transversal y los valores de los parámetros de la fibra se muestran a continuación:

La fibra hueca debe estar formada por materiales que permitan la separación del oxígeno y nitrógeno del aire, además de mantener una estructura rígida que le de consistencia; en las condiciones de operación, la capa porosa (capa interna) actúa como soporte de la capa densa (capa externa) y ésta permea los componentes gaseosos.

Una fibra hueca simétrica, compuesta por el mismo polímero, no sería capaz de separar el oxígeno y el nitrógeno, debido a la poca consistencia estructural (material blando y moldeable si la temperatura de transición vítrea es muy baja), ó no es capaz de diferenciar tamaños de moléculas similares cuando el material es poroso (temperatura de transición es muy superior a la de trabajo).

La capa interna de la fibra es porosa, su función es dar consistencia estructural. Se asume que la porosidad de esta capa no tiene ningún efecto sobre la separación entre el oxígeno y nitrógeno, de modo que el proceso sólo se rige por la permeación de los componentes a través de la capa superior.

La capa externa, capa activa, realiza la separación de los componentes gaseosos mediante la permeación de los mismos. El material es blando, manteniendo cierta plasticidad debido a que la temperatura de transición vítrea del compuesto es inferior a la temperatura de operación.

A contunuación, se muestra una simulación del comportamiento del aire (supuesto binario), cuando atraviesa las dos capas poliméricas de la fibra. El caudal de permeado se enriquece en el componente más rápido el oxígeno y en el flujo de rechazo se obtiene el nitrógeno como componente más lento (producto del proceso).

Transporte a través de la fibra: Proceso de Permeado

Combinación de: Ley de Fick + Ley de Henry