Laboratorio de Ingeniera Qumica II

INDICE

INTRODUCCION 2OBETIVOS 3MARCO TEORICO 3EQUIPOS Y MATERIALES5PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL6OBSERVACIONES EPERIMENTALES7DATOS EXPERIMENTALES7RESULTADOS OBTENIDOS Y CALCULOS EFECTUADOS8CONCLUSIONES 11BIBLIOGRAFIA CONSULTADA Y REFERENCIAS 11 ANEXOS 12

1. INTRODUCCIN

Cuando un sistema contiene dos o ms componentes cuyas concentraciones varan de un punto a otro, presenta una tendencia natural a transferir la masa, haciendo mnimas las diferencias de concentracin dentro del sistema.

La transferencia de un constituyente de una regin de alta concentracin a una de baja concentracin se llama transferencia de masa.

La transferencia de masa juega un papel muy importante en muchos procesos industriales: la remocin de materiales contaminantes de las corrientes de descarga de los gases del agua contaminada, la difusin de neutrones dentro de los reactores nucleares, la difusin desustancias que los poros del carbn activado absorben, son ejemplos tpicos.

El mecanismo de transferencia de masa, tal como se ha observado en el de transferencia de calor, depende de la dinmica del sistema en el que se lleva a cabo.

La masa puede transferirse por medio del movimiento molecular fortuito en los fluidos en reposo o puede transferirse de una superficie a un fluido en movimiento, ayudado por las caractersticas dinmicas del flujo.

En esta practica de laboratorio se determinar la difusividad de un vapor utilizando el equipo ARMFIELD del laboratorio de procesos y operaciones unitarias de nuestra querida universidad.

I. OBJETIVOS

Determinar el coeficiente de difusin de un gas por evaporacin desde una superficie liquida.

II. MARCO TEORICO

Difusin Molecular: La difusin molecular es el mecanismo por el que se produce el movimiento de molculas de un lugar a otro, basado en una fuerza impulsadora de diferencia de concentraciones.

Difusin Molecular en Gases

Sistemas BinariosLa ecuacin de la ley de Fick para gases estar dada por:

Difusin Molecular del componente A, a travs de B estancado

Como el componente B no se difunde:

Donde definiendo a como la media logartmica de presiones obtenemos la ecuacin siguiente para la difusin de A en B esttico.

Coeficiente de difusividad de gasesComo se observara solamente nos falta determinar esta variable para poder realizar los clculos de aplicacin de la ecuacin de fick.La difusividad para gases es una propiedad del sistema que depende de la temperatura y la presin y asimismo de la naturaleza de los componentes. Y esta dado por DAB en unidades de rea/tiempo.Existen 3 mtodos:

1. A partir de datos ya establecidos por ejemplo:TREYBAL, ROBERT: OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASATercera edicin.Lo importante consiste en seleccionar adecuadamente los datos que tomamos en nuestros ensayos para tener valores ms reales en nuestras experiencias y/o clculos.

2. A partir de ecuaciones empricas o experimentales.- Ecuacin de Wilke- Lee modificada para una mezcla de gases no polares o de un gas polar con un gas no polar.

3. A travs de Pruebas Experimentales

Mtodo de Winkelmann Mtodo de Wilke Lee

EQUIPOS Y MATERIALES

Laboratorio de Ingeniera Qumica IIPrctica N 8: Difusividad Msica en Gases

1

Materiales: Difusimetro de gases ARMFIELD Figura N1

Fuente: Elaboracin propia CronometroFigura N2

Fuente: Elaboracin propia

Microscopio vernier

Reactivos:

Acetona.Figura N3

Fuente: Elaboracin propia

Agua de calentamiento

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1 PASO:

Calentar el agua hasta una temperatura de 50C y mantenerla constante con la ayuda del calentador.

2 PASO:

Se inyecta acetona tapando un extremo del tubo capilar hasta que el nivel del lquido quede por debajo de 2 centmetros del extremo superior.

3 PASO:

Introducir el capilar en el bao de agua que se encuentra a temperatura constante de 50C y asegurarse que el capilar se encuentre en posicin normal frente al microscopio.

4PASO:

Conectar un extremo del capilar a la manguera de suministro de aire y tomar lectura de la altura del lquido dentro del capilar.

5PASO:

Encender el interruptor de la bomba de aire y dejar circular una suave brisa de aire por el extremo del capilar y medir el descenso de acetona en el capilar a intervalos de tiempo de 30 minutos.

OBSERVACIONES EXPERIMENTALES

Es importante controlar la temperatura del difusimetro manipulando el interruptor del equipo.

La regla para medir la altura del menisco debe estar verticalmente orientada.

Debemos tener en cuenta el punto de ebullicin de la acetona para saber a qu temperatura trabajar con el fin de que no volatilice rpidamente la acetona.

DATOS EXPERIMENTALES T= 40C

Sustancia voltil: Acetona

Cuadro N1t (min)Z (mm)

04.0

305.2

606.3

907.3

1208.3

Fuente: Datos experimentales obtenidos en LOPU Z0 = 4mm

RESULTADOS OBTENIDOS Y CLCULOS EFECTUADOS

Realizando una tabla y grfica:

Cuadro N2Tiempo desde el inicio del experimento (S)Nivel del liquido (L-L0)x10^3,mt/( L-L0)x10-6, S/m

0.00.00.0

18001.21.500

36002.31.565

54003.31.636

72004.31.674

Fuente: Datos experimentales obtenidos en LOPU

Grfico N1

Fuente: Elaboracin propia

La pendiente es 0.0578, por tanto S es igual a . A continuacion se hallar D:

,

Tericamente

Ecuacion semi-empirica de Fuller:

A: AcetonaB: Aire

Datos:

Para el clculo del volumen molecular tomamos los datos del manual del ingeniero qumico- Perry sptima edicin:

Acetona: C3H6O

Para el aire:

Reemplazando en la ec.:

Error: 66.36%

CONCLUSIONES

No se logro determinar con exactitud la difusividad, esto se debi principalmente a la inadecuada posicin de la regla, esto fue notado al ver a traves del lente por uno de nuestros integrantes. Por otro lado las fluctuaciones en la temperatura, tambien es un factor importante.

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA Y REFERENCIAS

Curso de ingeniera qumica: introduccin a los procesos, las operaciones.

Ingenieria Quimica Operaciones Basicas por Warren L. MacCabe,Julian C. Smith.

Operaciones de transferencia de masa-Roberth E. Treybal.

http://iqtma.uva.es/fentrans/Notas%20de%20Clase/NotasClase%20(F.Sobron)/FT05%20Difusividad.pdf

http://tesis.bnct.ipn.mx/dspace/handle/123456789/10695

ANEXO

Mtodo de Wilke Lee: