Transferencia de masa

Las operaciones de transferencia de masa se caracterizan por transferir una sustancia a través de otras a escala molecular. Dicha transferencia es el resultado de la diferencia de concentraciones, o gradiente, en donde la sustancia que se difunde abandona un lugar en que esta muy concentrada y pasa a un lugar de baja concentración. Por lo general existen métodos de medición de transferencia de masa que reportan menos índices de incertidumbre, y son relativamente más simples para el montaje y para el control de los parámetros del experimento

Sublimación de Naftalina

Sublimación: es un proceso por el cual una sustancia solida cristalina pasa directamente al estado de vapor sin pasar por el estado liquido. Las sustancias que presentan esta propiedad pasan directamente sin fundir al estado de vapor  como ejemplo se tiene: la naftalina, alcanfor, yodo, hielo seco etc.

  Sublimacion

El método de la sublimación de naftaleno ofrece resultados con pequeños valores de incertidumbre, pero para esto es necesario que los valores de las propiedades sean tomados con suficiente exactitud, especialmente de las propiedades básicas: densidad del sólido, presión de vapor saturado, coeficiente de difusión en el aire y el número de Schmidt. El método de sublimación de naftaleno permite mediciones muy precisas y tiene muchas ventajas para el manejo de condiciones de contorno en comparación con los métodos de transferencia de calor.

¿Que es la Naftalina?

El naftaleno o también llamado naftalina es un solido blanco que se evapora fácilmente y se produce naturalmente cuando se queman combustibles, también cuando se queman combustibles, también cuando se quema tabaco o madera se produce naftalina. La exposición a grandes cantidades puede dañar o destruir una porción de los glóbulos rojos.

El naftaleno contiene impurezas mezcladas; no obstante estas no constituyen un problema pues durante el proceso de fusión pueden ser extraídas, lo que afecta poco el resultado de las experiencias. 

Estructura detallada  del naftaleno  

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El proceso consiste en poner en contacto aire caliente con la bola de naftalina cuya superficie se calienta y se somete así al proceso de sublimación. Para el aire caliente se uso el secador de pelo, la boca del secador se introdujo en  parte inferior del tubo el cual  se sostenía horizontalmente con el soporte universal por tanto el aire fluía ascendentemente. En el extremo superior del tubo se instalo la bola de naftalina sobre una base en forma de canasta elaborada con el alambre de cobre, entre los extremos superior e inferior se  realizo un agujero al tubo en el cual se introduciría un termómetro para medir la temperatura del aire que fluye hacia la bola. Adicionalmente  y para un mejor registro de los cambios que se presentaban, se dispuso una cámara fotográfica justo al frente de la bola de naftalina para registrar los cambios. 

                                                            Montaje experimental .

  
                            Soporte para la naftalina            Registro fotográfico

                       

     

CALCULO COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE MASA

Experimental

El coeficiente de transferencia de masa se calcula  con la variación del peso con respecto al tiempo, se realiza una gráfica  que describe esta variación, se obtiene una línea recta para la cual se calcula la pendiente que es el coeficiente de transferencia de masa Ksg.

Teórica

Una ves se tiene el  Ksg  se puede obtener la  de transferencia de masa en la interface  entre un solido y el flujo de aire mediante la siguiente ecuación.

Donde:

Ksg: coeficiente de transferencia de masa  (m/s)

M: peso molecular (Kg/mol)

Ps: presión de vapor  en la sustancia pura a saturación (N/m²)

r: radio de la partícula

Ts: temperatura en la superficie de la partícula (ºC o ºK)

t : tiempo (s)

W₀: masa inicial de la partícula (Kg)

ρ_s: densidad de la partícula (Kg/m3)

W: masa de la partícula en cada intervalo e tiempo

MÉTODO EXPERIMENTAL

Cada intervalo de tiempo de 8 min  se registra el peso de la partícula de Naftalina para realizar la gráfica de la variación de la masa (Kg) respecto al tiempo (s). En esta practica se realizaron tres ensayos para los cuales se vario  la velocidad y temperatura del aire.Una ves se tiene los datos se grafica W/W₀

W: Peso en cada intervalo

W₀: Peso inicial de la partícula


Toma de  Datos

• Ensayo 1: Velocidad máxima 7.31 m/s y Temperatura media 54.7ºC.

                               

• Ensayo 2: Velocidad máxima 7.31 m/s y temperatura máxima 74ºC.

• Ensayo 3: Velocidad mínima 6.33 m/s y temperatura media 54.7ºC

VARIACIÓN DE LA MASA DE NAFTALINA CON EL TIEMPO

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA

En el proceso de Sublimación de la Naftalina, la temperatura influye en gran medida, ya que la tasa de transferencia de masa es mayor al presentarse temperaturas altas  en el medio de sublimación  (se considera alta en nuestro ensayo una temperatura promedio de 67.48°C) comparado con temperaturas menores, donde el periodo de transferencia era muy largo.

INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DEL AIRE

La velocidad de flujo de aire aumenta el coeficiente de transferencia de masa, ya que con velocidad del aire  mínima, el periodo de transferencia de masa se hace muy largo con variaciones muy pequeñas, sin embargo la tasa de transferencia en este caso de velocidad mínima sigue siendo mayor que aquel en el que se uso temperatura mínima.