Diseño, construcción y puesta en marcha de equipos para la determinación de difusividades y coeficientes individuales de transferencia de masa

Abstract

Como estrategia y necesidad de equipamiento del laboratorio de operaciones unitarias, se planteó como trabajo especial de grado, el diseño, construcción y puesta en marcha de equipos para la determinación de difusividades y coeficientes individuales de transferencia de masa. Tales equipos se utilizarán para la realización de prácticas docentes en el área de transferencia de masa. El cuerpo principal del trabajo está constituido por los siguientes elementos: diseño, construcción y puesta en marcha de los equipos; realización de pruebas experimentales y elaboración de los manuales de los equipos. Aunque para la realización de este trabajo se partió de ideas generales dadas en la bibliografía, fue necesario efectuar todo un trabajo experimental previo y posterior a la ingeniería conceptual para poder culminar lo que fue el diseño y/o especificación final de los equipos de prácticas. Para cuantificar los fenómenos difusionales en los sistemas estudiados se desarrollaron modelos fundamentados en las ecuaciones de Fick (primera y segunda ley de Fick), los cuales se cotejaron con resultados obtenidos a través de ecuaciones teórico-empíricas. Se construyeron dos módulos individuales para la estimación de difusividades. el equipo implementado para estimar la difusividad en gases es una celda de vidrio, donde se mide la cantidad evaporada de un líquido puro (como, acetona, etanol, n-hexano. etc) en un gas estancado (aire). para estimar la difusividad experimental en líquidos se construyó una celda en plexiglás; en esta celda se ponen en contacto dos líquidos miscibles sin promover el mezclado inicial entre ellos. Para determinar el coeficiente de transferencia en la fase gas, se armó una torre de pared mojada y para caracterizar el sistema se planteó un balance de masa en componentes para el sistema agua-aire; también se realizó el cálculo del coeficiente por intermedio de ecuaciones empíricas Culminado el ensamblaje de los equipos se corrigieron fallas, se realizaron las adaptaciones y arreglos finales, posterior y finalmente se ejecutaron las pruebas experimentales respectivas. El error promedio obtenido para la difusividad en gases está alrededor del 30 %; para la difusividad en líquidos es del orden del 20 % .El error encontrado para el coeficiente de transferencia de masa es de 26 %. Para la realización cabal y sistemática de las prácticas docentes se implementaron los manuales de procedimiento. Como puntos finales se tiene lo siguiente: Las metas se cumplieron, diseñar, construir y poner en marcha equipos para la realización de prácticas docentes en transferencia de masa; la sencillez de los equipos construidos permite realizar cambios y adaptaciones sin muchos inconvenientes; se cuenta con una herramienta experimental muy sencilla pero efectiva para ahondar e introducir al estudiante de ingeniería química en el estudio de fenómenos de transporte.