FORMATO DE PRCTICAS DE LABORATORIO DEBE CONTENER:

MANUAL DE PRCTICAS DE LABORATORIO PARA LA MATERIA DE BALANCE DE MOMENTO, CALOR Y MASA DE LA CARRERA DE INGENIERA QUMICAQUINTO SEMESTREELABORADO POR:ING. JORGE GONZALEZ TOTOFECHA DE REVISIN:INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIOLas medidas de seguridad en el laboratorio son un conjunto de medidas preventivas destinadas a proteger la salud de los que all se desempean frente a los riesgos propios derivados de la actividad, para evitar accidentes y contaminaciones tanto dentro de las instalaciones del laboratorio, como del medio exterior que lo rodea. Las reglas bsicas aqu indicadas son un conjunto de prcticas de sentido comn realizadas en forma rutinaria.

El elemento clave es la actitud proactiva hacia la seguridad y la informacin que permita reconocer y combatir los riesgos presentes en el laboratorio. Ser fundamental la realizacin meticulosa de cada tcnica, pues ninguna medida, ni siquiera un equipo excelente puede sustituir el orden y el cuidado con que se labora.

1.- Se deber conocer la ubicacin de los elementos de seguridad en el lugar de trabajo, tales como: extinguidores, salida de emergencias, lavaojos, regaderas, etc.

2.- No se permitir comer, beber, fumar o maquillarse dentro del laboratorio.

3.- Se deber utilizar la vestimenta apropiada para realizar trabajos dentro del laboratorio: bata de algodn y manga larga, zapatos cerrados (no tenis), cubre boca y cofia.4.- Es imprescindible mantener el orden y la limpieza. Cada persona es responsable directa de la zona que le ha sido asignada y de todos los lugares comunes.

5.- Las manos deben lavarse cuidadosamente despus de cualquier manipulacin de laboratorio y antes de retirarse del mismo.

6.- Se debern utilizar guantes apropiados para evitar el contacto con sustancias qumicas o material biolgico. Toda persona cuyos guantes se encuentran contaminados, no deber tocar objetos, ni superficies, tales como: telfono, lapiceras, cuadernos, manija de cajones, puertas, etc.

7.- No se permitir pipetear con la boca, por lo cual se deber utilizar la perilla o en su caso utilizar una pipeta automtica.

8.- No se permitir correr dentro de las instalaciones del laboratorio.

9.- Siempre que es necesario proteger los ojos y la cara de salpicaduras o impactos, se utilizaran anteojos de seguridad o careta facial. Cuando se

manipulen productos qumicos que emitan vapores o puedan provocar proyecciones, se evitar el uso de lentes de contacto.

10.-No se deben bloquear las rutas de escape o pasillos con equipos, mquinas u otros elementos que entorpezcan la correcta circulacin.

11.-Todo material corrosivo, txico, inflamable, oxidante, radiactivo, explosivo o nocivo deber estar adecuadamente identificado.

12.-Las prcticas que produzcan gases, vapores, humos o partculas, aquellas que pueden ser peligrosas por inhalacin deben llevarse a cabo bajo campana.

13.-El material de vidrio roto no se depositar con los residuos comunes. Ser conveniente ubicarlo en cajas resistentes, envuelto en papel y dentro de bolsas plsticas.

14.-Los laboratorios contarn con un botiqun de primeros auxilios con los elementos indispensables para atender casos de emergencia.

15.- Al almacenar sustancias qumicas considere que hay cierto nmero de ellas que son incompatibles pues almacenadas juntas pueden dar lugar a reacciones peligrosas.

ndice.

INDICE DE PRCTICASPrcticaNombrePg.

1Reglamento de Laboratorio6

2Transferencia de cantidad de movimiento, en tuberas y accesorios.4

3Tiempo de descarga de un tanque. 12

4Intercambiador de calor de tubos concntricos..21

5Distribucin de temperatura en Aletas cilndricas.25

6Determinacin de coeficientes de coeficientes de transferencia de masa en un slido granular, mediante molienda, tamizado en un tanque agitado.28

INTRODUCCINEl objetivo de este manual consiste en reforzar los fundamentos tericos con la prctica proporcionando as las herramientas necesarias para adquirir y aplicar los conocimientos de cintica y termodinmica qumica, y las leyes de conservacin de masa y energa al anlisis y dimensionamiento de los equipos en donde se realizan transferencia de masa.

Este manual est enfocado a prcticas que desarrollan la capacidad de anlisis, investigacin y organizacin que complementan el estudio de las operaciones unitarias en donde tiene que ver la transferencia de masa en la formacin del Ingeniero Qumico los cuales le permitirn adquirir los conocimientos bsicos sobre el balance de masa y energa, , as como el diseo, dimensionamiento y operacin de estos equipos y sus aplicaciones dentro de la carrera de Ingeniera Qumica.

Este material de consulta y apoyo didctico se pone en manos de maestros y principalmente a los alumnos que se forman en el Instituto Tecnolgico Superior de Coatzacoalcos y que les ser de gran utilidad en el desarrollo del proceso enseanza- aprendizaje.

Cada una de las operaciones unitarias descritas en este manual son de gran importancia para el conocimiento de los alumnos que cursan esta materia y carrera de Ingeniera Qumica, ya que les permite involucrarse de alguna manera con los procesos industriales actuales de las industrias de la regin y sus alrededores, con esto el alumno se familiariza y capacita, adquiriendo los conocimientos tericos y prcticos relacionados con la materia.

REGLAMENTO DEL LABORATORIO DE QUIMICA.

PRACTICA No 1

OBJETIVO.

Al trmino de la prctica el alumno conocer el reglamento interno del laboratorio, as como la diferencia entre accidentes e incidentes y la clasificacin de equipo de proteccin personal usados en la industria.

Las prcticas sugeridas en este manual sern para desarrollar en el laboratorio y en el Aula, ya que se har uso de computadoras y software de ingeniera. En su defecto, los alumnos podrn utilizar sus computadoras personales (lap tops), las cuales tambin estarn dentro del laboratorio de Quimica.El reglamento del laboratorio aplicar parcialmente, puesto que esta materia est exenta de prcticas de laboratorio que utilicen sustancias qumicas u otras. Por lo tanto se incluye el reglamento adaptado para este efecto.

HORARIO

1. El horario para la realizacin de las prcticas de las asignaturas del ciclo escolar estar sujeto a la carga horario oficial propuesta por el Jefe de Divisin de Ingeniera Bioqumica, Petrolera y/o Qumica.

2. No se realizarn prcticas fuera del horario establecido.

3. No se harn reposiciones de prcticas, excepto cuando la prctica no se realice por cuestiones ajenas al Docente (suspensin de clases, falta de reactivo, comisin del Docente, etc.) se podr reprogramar la prctica para el final de las prcticas programadas previamente- en el Formato para la Planeacin de Curso y Avance Programtico (ITESCO-AC-PO-003-01).

4. Los laboratorios destinados a la docencia estarn disponibles de lunes a sbado (dependiendo del horario del Laboratorio).

5. El Docente ser responsable de entregar a los alumnos una copia del Manual de Prcticas. Y pasar lista a la hora estipulada, para iniciar con la prctica en el Laboratorio. El Docente, Vigilante y/ Laboratorista, no permitirn el acceso a los alumnos despus de 10 minutos de iniciada la sesin.

6. El Docente deber llenar el Formato de Resguardo y Seguridad de Instalaciones (ITESCO-AC-FO-005) con un tiempo mnimo previo de 24 horas y recibir del Laboratorista el Formato de Registro de Asistencia para Alumnos (ITESCO-AC-FO-009).

7. El Docente deber entregar al vigilante, en el da y hora de la prctica de la asignatura programada, el Formato de Registro de Asistencia para Alumnos (ITESCO-AC-FO-009) con la informacin all solicitada.LIMPIEZA

El docente es responsable de vigilar que:

1. Las mesas y reas de trabajo se encuentren limpias al terminar la prctica. Ser responsabilidad del laboratorista realizar una verificacin, antes y despus de la prctica, en presencia del docente.

2. En el laboratorio no est permitido la introduccin y consumo de alimentos y bebidas.3. Las computadoras y otros equipos (escner, impresoras, etc.) que se empleen para la realizacin de las prcticas debern quedar limpios, as como el rea donde se encuentren ubicados.

4. Todos los alumnos cumplan con las reglas de higiene y seguridad dentro del laboratorio.MATERIAL Y EQUIPO

Material:

Caon, Lap top y Software.

Equipo:

1. El alumno ser responsable del buen funcionamiento de los equipos que utilice en las prcticas. 2. Si algn alumno detecta un mal funcionamiento en algunos de los aparatos, ser responsable de reportarlo en el momento al Docente y anotar las observaciones en el formato de Bitcoras de utilizacin de Equipos (ITESCO-AC-FO-007). 3. Si por negligencia, el alumno causa algn dao en el equipo, deber sustituirlo con las mismas caractersticas o pagar por su reparacin.

4. El Docente comunicar al Laboratorista del turno correspondiente el mal funcionamiento de los equipos detectados y registrar sus observaciones en las Bitcoras de utilizacin de Equipos (ITESCO-AC-FO-007).

5. Los equipos solo podrn moverse de las reas asignadas con previa autorizacin escrita del Jefe de Divisin.

El docente se har cargo, despus de terminada la sesin de:

a) Notificar al encargado del almacn sobre fallas, rupturas o de descomposturas de los equipos.

6. Los tesistas, residentes, servidores sociales, practicantes profesionales y cualquier otra persona que requiera hacer uso de los equipos, respetarn el presente reglamento as como las siguientes condiciones:

a) Los tesistas, residentes, practicantes profesionales debern presentar su cronograma de actividades, en base a lo cual les ser asignado su horario.

b) Con el fin de lograr un mejor aprovechamiento del equipo que usarn varios tesistas, ste se asignar al Asesor de tesis y estar disponible para las personas que lo usarn de acuerdo a su cronograma de trabajo entregado al Jefe de Divisin de Ingeniera Bioqumica o Qumica.SEGURIDAD

1. En el laboratorio debe utilizarse un calzado adecuado. Los zapatos deben ser completamente cerrados y de tacn bajo. No: tenis, zapatillas, sandalias, botas, zapatos de gamuza, ni zapato de tela.

2. El vigilante tendr la autoridad para no permitir la entrada de los alumnos que no porten el uniforme completo.

3. Deber asistir el alumno portando debidamente el uniforme oficial, no pantaln de mezclilla, no playeras tipo polo, pants, ni pantaln pesquero, ni faldas. No utilizar gorras dentro del Laboratorio.

4. Durante el desarrollo de las prcticas no se permitir la visita de personas ajenas a la asignatura a menos que tengan algn asunto expreso autorizado por el Jefe de Divisin de Ingeniera Bioqumica y Qumica.

5. Queda estrictamente prohibido fumar, comer, o tomar lquidos (refrescos, yogurth, licuados, etc.) dentro del laboratorio de cmputo.6. Cualquier conducta impropia o inadecuada dentro del Laboratorio ser sancionada, segn el Estatuto Escolar del Instituto Tecnolgico Superior de Coatzacoalcos, del Estado de Veracruz. Capitulo IV de la disciplina escolar, del artculo 115 al 123. Estas conductas incluyen desorden, uso de lenguaje ofensivo y otros que puedan afectar al desempeo adecuado de la prctica en curso.

7. El estudiante que no cuente con servicio mdico por parte de alguna Institucin, deber acudir al Departamento de Enfermera, a solicitar incorporacin al Instituto Mexicano del Seguro Social. Segn el Capitulo VI Del Servicio Medico, Del Estatuto Escolar Del Instituto Tecnolgico Superior De Coatzacoalcos, Del Estado De Veracruz.

PRACTICA No 2TRANSFERENCIA DE CANTIDAD DE MOVIMIENTO EN TUBERIAS Y ACCESORIOS.OBJETIVO.Al trmino de la prctica Determine el clculo del caudal, el flujo, la velocidad del fluido a lo largo de la tubera, el tiempo de llenado del tanque, la cada de presin & la potencia necesaria de la Bomba para el transporte del fluido en el Diagrama de tubera e Instrumentos.

MARCO TEORICOUna de las tareas mas frecuentes del ingeniero en la industria es la de seleccionar el equipo adecuado a los propsitos de la empresa. Esto incluye innovaciones y sustituciones. Por ejemplo, se requiere decidir el dimetro de una tubera para llenar un tanque de almacenamiento en un determinado tiempo, con el fluido que se encuentra en un tanque elevado, situado a 1 Km. de distancia y 30 m arriba del nivel del tanque receptor.Esta prctica se realiza en un arreglo de tuberas y accesorios, desarrollada por los alumnos, como se indica en el diagrama (DTI).

B1Bomba

Cr1Codo recto 1(90)

Ca Cr117111Codo en Angulo (45)

Cb1Codo en Angulo (45)

Cr2Codo recto 2 (90)

V111Vlvula de compuerta Abierta

Cr3Codo recto 3 (90)

Cr4444444Codo recto 4 (90)

V2Vlvula de Asiento Abierta.

T1Tanque 1

TuTubera de pvc ( tramo de 6m ).

PREGUNTAS GUA1. Qu es el factor de friccin?2. Cmo se distingue el factor de friccin de Darcy del factor de friccin de Fanning y cmo se usan ambos en el clculo de las prdidas por friccin?3. Qu es la friccin de rozamiento y qu la friccin de forma?4. Cmo se relacionan los esfuerzos cortantes en la pared de un tubo con el factor de friccin?

5. Cmo se relaciona la cada de presin en un tubo con el factor de friccin?6. Qu es un accesorio en una red de tuberas?7. Qu es la longitud equivalente de un accesorio?8. Qu es el coeficiente de rozamiento de un accesorio?9. Qu es la cada de presin mxima y qu la cada de presin irreversible en un medidor de orificio?10. Qu es la rugosidad relativa?11. Cmo afecta la rugosidad relativa a las prdidas de presin por friccin en un tubo?12. Qu cada de presin debe tener una vlvula de control de entrada de flujo, para tener un buen control de flujo?DESARROLLO 1. La prctica se desarrollara en dos secciones, para ello. El alumno armara el dispositivo como se indica en el DTI.

2. En primer lugar el alumno elaborara una serie de clculos como: el caudal, el flujo, la velocidad del fluido a lo largo de la tubera, el tiempo de llenado del tanque, la cada de presin & la potencia necesaria de la Bomba para el transporte del fluido en el Diagrama de tubera e Instrumentos. Para ello se dan las siguientes ecuaciones.

Calculo del caudal o gasto:

Q = V/T donde V = Volumen en m3

T = Tiempo en Seg.

Q = Caudal m3/s

Calculo de la velocidad del Fluido:

Q = A*vdonde A = Area m2

v = velocidad en m/s

A = *d2 / 4

Calculo del flujo.

F = Q* donde Q = Caudal m3/s

= Densidad Kg/m3

Calculo del tiempo de llenado del tanque.T = V/Q donde T = tiempo en seg

V = Volumen en m3

Q = Caudal en m3/s

Calculo de la P cada de presin.P2 = p1 + 1/2(v12 v22) *g*h

p = *g*h

Calculo de la Potencia.

Este clculo se desarrolla en base al desarrollo del problema visto en clase con los 6 pasos, para obtener la potencia de la Bomba. Para ello obtendr:

a) La velocidad media.

b) El No de Reynolds

c) Calcule la Ev (perdida de friccin ).

d) La contraccin brusca en los Accesorios.

e) Determine el trabajo.

f) La potencia necesaria para la transferencia del fluido.

RESULTADO DEL APRENDIZAJE.Insertar los 2 problemas vistos en clase en hoja milimtrica y desarrollar una hoja de calculo en Microsoft Excell.

CONCLUSIN.

Al trmino de la prctica el alumno clculo del caudal, el flujo, la velocidad del fluido a lo largo de la tubera, el tiempo de llenado del tanque, la cada de presin & la potencia necesaria de la Bomba para el transporte del fluido en el Diagrama de tubera e Instrumentos. BIBLIOGRAFIA.Armfield, 1997. Fluid Friction Apparatus. Instructivo No. C6.Crane, Co. 1986. Flow of Fluids Through Valves, Fittings, and Pipe. Technical Paper No.410M.Foust, A.S., Wenzel, L.A., Clump, C.W., Maus, L. y Andersen, L.B. 1961. Principios deOperaciones Unitarias, C.E.C.S.A.Perry, R.H., Green, D.W. y Maloney, J.O., Manual del Ingeniero Qumico. Mc. Graw Hi

PRACTICA No 3TIEMPO DE DESCARGA DE UN TANQUEOBJETIVOAl trmino de la Practica el Alumno Elaborara un modelo quasi-estacionario para el tiempo de descarga de un tanque, con y sin prdidas por friccin. Determinando los parmetros y variables que debe medir para comprobar su modelo. Verificara y evalara su modelo con los resultados experimentales.MARCO TEORICOUn tanque con un indicador de nivel y un juego de tubos de descarga intercambiables de diversas longitudes y dimetros.H(t) DTL dtQDiagrama del tanque con un tubo de descargaDondedt = dimetro interno del tuboDT = dimetro del tanqueH(t) = altura del nivel del tanque (dependiente del tiempo)L = longitud del tuboQ = flujo volumtrico de la descarga del tanqueEl tiempo que tarda el tanque en vaciarse est relacionado con la resistencia viscosa del agua a fluir por el interior de cada tubo. Mientras mayor es la resistencia, mayor el tiempo de descarga y la velocidad media de flujo es menor. La velocidad cambia con el dimetro y la longitud de los tubos. As, para el flujo laminar estacionario en un tubo recto se tiene la expresin de Hagen-Poiseuille: d 2

p p

gL d 2vz

0 L t 032 L

L t32 L

(1)donde

p0 es la presin a la entrada del tubo (o tambin, la presin hidrosttica en el fondo deltanque) y

pL es la presin en la descarga del tubo, que se puede tomar en este caso como lapresin atmosfrica,

pa . La presin hidrosttica en el fondo del tanque es, sin embargo,dependiente del tiempo:p0 pa gH t

(2)de modo que al sustituir esta relacin en la expresin de Hagen-Poiseuille, la velocidad media de flujo se podra escribir como2v gdtz 32 L

H t L(3)que es una expresin dependiente del tiempo! Aqu resalta una incongruencia en el modelamiento: mientras la ecuacin (1) requiere de flujo estacionario, la ecuacin (3) es claramente dependiente del tiempo, lo cual nos hace sospechar que no es correcto sustituir la ecuacin (2) en la ecuacin (1) y que, para encontrar la velocidad media de flujo, es necesario plantear y resolverle problema transitorio completo, para encontrar la distribucin develocidad

vz r, t

y consecuentemente la velocidad media

vz t , por integracin en el rea

transversal del tubo, para encontrar una ecuacin equivalente a (1), para flujos transitorios.Sin embargo, podemos encontrar un margen de aplicacin a la ecuacin (3) en el mbito de los modelos quasi-estacionarios. La ecuacin (3) sera una razonable aproximacin a la velocidad

media

vz t

si el cambio de la altura del nivel del tanque,

H t , se lleva a cabo lentamente,comparado con el tiempo en el que se establece el equilibrio mecnico de fuerzas. En tal caso se podra pensar, como aproximacin, que en el fluido se establece instantneamente el equilibrio de fuerzas, que ha dado lugar a la expresin de Hagen-Poiseuille (1), en tanto que la presin hidrosttica va decayendo lentamente, como establece la ecuacin (2). Con estasconsideraciones es razonable utilizar la ecuacin (3), donde aparecen dos incgnitas: vz yH . Necesitamos, por lo tanto, establecer otra relacin independiente entre estas dos variables. Dicha relacin se obtiene al elaborar un balance de masa para el tanque (que ser, necesariamente, transitorio), cuyo resultado es la ecuacin:2dH dt v

(4) zdt DT Ahora es posible combinar las ecuaciones (3) y (4) para encontrar

H t , con la condicininicial

H 0 H 0 , para luego encontrar el tiempo al cual el nivel del tanque decae a cero, esdecir, cuando

H tD 0 , que resulta en el tiempo de descarga tD :2t

Hay otros dos casos de importancia, adems del flujo laminar en el tubo, que se ha desarrollado arriba. Estos casos son: (1) flujo turbulento en el tubo y (2) flujo ideal en el tubo (despreciando las prdidas por friccin). El enfoque general para resolver ambos casos es partir de los balances integrados de energa mecnica (a rgimen estacionario) entre el nivel del tanque y la salida del tubo, despejando la velocidad media, para luego sustituirla en la ecuacin (4) e integrar posteriormente.Ejercicio:Encuentra el tiempo de descarga del tanque, tD , a partir de los balances integrados de energa mecnica a rgimen estacionario entre el nivel del tanque y la salida del tubo, para el siguientes caso:TVAC = 8LR2/gRo4*ln(1 + H/L)

DESARROLLO.1. Se coloca el tanque en su estructura2. Se coloca uno de los tubos de descarga enroscndolo en el fondo del tanque3. Se tapa la salida del tubo (con un tapn o con la mano) y se llena de agua el tanque4. Se prepara el cronmetro y se dispara, destapando simultneamente la salida del tubo5. Se mide el nivel del agua a diversos tiempos6. Se para el cronmetro al tiempo que se vaca el tanque7. Se repite el experimento tres veces8. Se cambia el tubo de descarga y se repite el procedimiento de 3. a 7.

RESULTADO DEL APRENDIZAJE.1. Qu es un proceso transitorio y qu uno estacionario?2. Cuando existe un fenmeno rpido y simultneamente uno lento, cul gobierna la dinmica del proceso?3. Qu distingue a un modelo como quasi-estacionario?RESULTADOS1. Se determina el nmero de Reynolds para definir el rgimen de flujo para cada tubo.2. Se selecciona la expresin terica adecuada para cada tubo y se hace una grfica del tiempo t en las abscisas, contra la altura del nivel del tanque H(t) en las ordenadas, representando la expresin terica como una lnea continua y los datos experimentales como marcas puntuales (por ejemplo, ). Incluir tambin la expresin terica sin friccin, como una lnea punteada.3. Encontrar para cada tubo el error de las expresiones tericas con y sin friccin, con respecto a las mediciones e indicar si este error queda dentro de las cotas de error experimental.

CONCLUSIN.

Al trmino de la Practica el Alumno Elaboro un modelo quasi-estacionario para el tiempo de descarga de un tanque, con y sin prdidas por friccin. Determinando los parmetros y variables para comprobar su modelo. Verifico y evalo su modelo con los resultados experimentales.

REFERENCIASBird, R.B., Stewart, W.E. y Ligthfoot, E.N. 1982. Ejercicio propuesto 7.M en Fenmenos deTransporte, Reverte.Levenspiel, O. 1985. Engineering Flow and Heat Exchange, Plenum PressPRACTICA No 4INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS CONCNTRICOSOBJETIVO.

Que la/el alumna/o1. Proponga y resuelva un modelo para la transferencia de calor en un intercambiador de calor de tubos concntricos.2. Verifique la influencia del caudal de ambos fluidos sobre los coeficientes detransferencia de calor respectivos.3. Desarrolle una correlacin para el coeficiente global de transferencia de calor.4. Determine las incertidumbres y los lmites de confianza de sus resultados.

MARCO TEORICO.La disminucin de la concentracin en fase acuosa, de una carga de reactivo que se precalienta con el agua que viene de la chaqueta del reactor, obliga a aumentar el flujo de la alimentacin para mantener constante la entrada del reactivo. La desventaja es que su temperatura a la salida del intercambiador de doble tubo disminuye. Un ingeniero recomienda aumentar una seccin ms de intercambio (aumentar el rea de transferencia) y otro aumentar el flujo de agua del lado caliente. Qu aspectos deben tomarse en cuenta para tomar la decisin adecuada y qu informacin de un prototipo de laboratorio sera til para el mismo propsito?Se usar el mdulo Armfield para este propsito. Hay un folleto descriptivo del equipo en el laboratorio, con el cual debers familiarizarte.

PREGUNTAS GUA

1. De qu dependen los coeficientes de transferencia de calor?2. Son suficientes los datos que capturas con el software de Armfield para cumplir todos los objetivos propuestos y obtener todos los resultados pedidos?3. Cmo se han desarrollado las correlaciones para estimar los coeficientes de transferencia de calor para estos sistemas?4. Tienes toda la informacin que requieres para estimar los parmetros adimensionalesimportantes?5. Los coeficientes de transferencia de calor que se utilizan en esta prctica son locales o promedio?

DESARROLLO.

A partir del instructivo de Armfield se sugiere adaptarlo a las necesidades especficas para cumplir los objetivos, como parte del diseo de experimentos.

1. Accionar los interruptores de arranque del Equipo UHF. ( Se podr Observar que se ilumina el DFP diagrama de flujo de proceso de la operacin )

2. Adicionar H2O en la Tolva que tiene el Equipo, conectando la manguera de descarga a un Baso de pp.

3. Encender la Bomba del Equipo UHF.

4. Encender el Botn de encendido del Condensador & los Botones de ON del DFP ( 1, 2, 3), usted podr observar, como el Fluido ( H2O ), se empieza a desplazar a lo largo del Intercambiador de Tubos Concntricos.

5. Programar los lmites de temperatura en los Display, de menor a mayor temperatura de 20, 40, 60 80 & 100C de acuerdo al punto de Ebullicin. En este caso los lmites usted los puede definir por ejemplo. De 20 a 60C, 40 a 80C o de 50 a 100C.

6. Apagar la Bomba del Equipo UHF

7. Analizar el DFP identificndolo de acuerdo al Equipo & al Manual.

8. Dejar enfriar el Equipo, apagar los botones ON del DFP & del Condensador.

9. Realizar los clculos respectivos de acuerdo al Criterio del Profesor.

RESULTADO DE APRENDIZAJE.

1. Haz grficas de Re vs. Nu para el tubo interno y para la seccin anular, indicando si se trata de valores locales o promedio.2. Haz grficas de tiempo vs. temperatura a la salida a partir de un cambio de caudal del fluido caliente o del fluido fro.3. Estima los tiempos caractersticos de los dos procesos anteriores a partir de unaadimensionalizacin del modelo transitorio.4. Si definimos la eficiencia del intercambiador de calor, ic, como la razn de la tasa de calor transferido, Q, a la mxima tasa de calor que puede ser transferido entre ambos fluidos, Qmax, cul es la eficiencia del intercambiador operado a cocorriente y acontracorriente, para las mismas condiciones de entrada?5. A partir de una condicin de operacin seleccionada de tus datos de laboratorio (caudales y temperaturas de entrada y salida para ambos fluidos), disea el intercambiador de calor por los mtodos de la MLDT y del NUT y compara tus resultados con las dimensiones del equipo utilizado.

CONCLUSIN.

Al trmino de la Practica el Alumno Propuso un modelo para la transferencia de calor en un intercambiador de calor de tubos concntricos. Verifico la influencia del caudal de ambos fluidos sobre los coeficientes de Transferencia de calor respectivos & desarrollo una correlacin para el coeficiente global de transferencia de calor.

BIBLIOGRAFIA.

Armfield, 1999, Instructivo del equipo.Bird, R.B., Stewart, W.E. y Ligthfoot, E.N. 1982. Fenmenos de Transporte, Reverte. Incropera, F.P. y DeWitt, D.P. 1999 Fundamentos de Transferencia de Calor, Prentice Hall Hispanoamericana, Mxico.Prez-Rincn, E. y Soria, A., 1982. Prcticas de Fenmenos de Transporte I, UniversidadAutnoma Metropolitana- Iztapalapa.PRACTICA No 5DISTRIBUCIN DE TEMPERATURA EN ALETAS CILNDRICASOBJETIVOQue la/el alumna/o:Proponga y resuelva el modelo para la conduccin de calor en una aleta cilndrica.Observe la influencia de la condicin a la frontera en el extremo libre de la aleta.Compare su solucin con sus observaciones.MARCO TEORICO

1. Un horno pretende ser reforzado colocando unos tornillos que pasarn a travs de la pared hasta el exterior. Se solicita al ingeniero estimar las prdidas de calor y la temperatura de la superficie exterior de cada tornillo.2. Se solicita al ingeniero verificar experimentalmente una estimacin del nmero de aletas cilndricas a colocar en una superficie, para asegurar una temperatura mxima en la base de la misma (o una disipacin de calor preestablecida).Consiste de una barra metlica cilndrica de 60 cm de longitud y 2.54 cm de dimetro, seis termopares, una resistencia para calentamiento de una superficie transversal de la barra, un recipiente para mantener el otro extremo a temperatura constante y cintas, cordones y tubos aislantes.

Termopares 1 2 3 4 5aislantebarra

termmetroresistencia

restato

aire

Figura C.1. Aleta cilndrica con extremo al airePREGUNTAS GUA1. Es posible estimar la conductividad trmica de la barra aislada, operando a rgimen estacionario? Qu informacin se requiere?2. Es posible estimar el coeficiente de transferencia de calor del agua en contacto con la barra aislada? Qu informacin se requiere?3. Qu condiciones iniciales y de frontera son adecuadas a cada uno de los dos arreglos de la barra, operando aislada o como aleta de enfriamiento?4. Qu procesos de transferencia de calor no cuantificados podran inducir errores en los resultados experimentales?5. Podras estimar la importancia de esos procesos no cuantificados (orden de magnitud) y su posible influencia en las diferencias a encontrar entre los resultados experimentales y las predicciones de los modelos?6. Cmo determinas la potencia elctrica suministrada al extremo de la barra? Qu informacin necesitas?DESARROLLO Se deja como ejercicio para el diseo de sus experimentos.Encuentre argumentos para decidir si opera la barra primero como aleta o con el aislante.RESULTADO DEL APRENDIZAJE

1. En una grfica de distancia adimensional vs. tiempo adimensional representa la evolucin de la temperatura de la barra, para diferentes valores del tiempo. Considera los modos de operacin con aislante y como aleta.2. Encuentra los tiempos caractersticos de los procesos transitorios en ambos modos deoperacin de la barra (con aislante y como aleta). Adimensionaliza las ecuaciones de tus modelos y encuentra los grupos adimensionales que contienen dichos tiempos. Compara tus resultados con las estimaciones a partir de estos grupos adimensionales.3. Suponiendo que desconoces el valor del coeficiente de conductividad trmica de la barra, desarrolla un procedimiento y estmalo a partir de tus resultados con la barra aislada.

4. Encuentra el valor del coeficiente de transferencia de calor desde el extremo de la barra al agua del recipiente agitado, a rgimen estacionario.5. Estima el valor del coeficiente de transferencia de calor desde la barra al aire, con tusresultados de la operacin a rgimen estacionario.6. Estima la efectividad y la eficiencia de la aleta y compara tus resultados con los de la literatura.

7. Estima las prdidas de calor a travs del aislante, es decir, el flujo de calor que se disipa al ambiente y no llega al agua de enfriamiento.

CONCLUSIN.

Proponga y resuelva el modelo para la conduccin de calor en una aleta cilndrica.Observe la influencia de la condicin a la frontera en el extremo libre de la aleta.Compare su solucin con sus observaciones.BIBLIOGRAFIA.

Bird, R.B., Stewart, W.E. y Ligthfoot, E.N. 1982. Fenmenos de Transporte, Reverte. Incropera, F.P. y DeWitt, D.P. 1999 Fundamentos de Transferencia de Calor, Prentice Hall

Hispanoamericana, Mxico.Prez-Rincn, E. y Soria, A., 1982. Prcticas de Fenmenos de Transporte I, UniversidadAutnoma Metropolitana- Iztapalapa.Toung, D., Orozco, R.O., Flores, E. y Velsquez, B. 1998. Reporte de la Prctica #3, Laboratorio de Fenmenos de Transporte I. Trimestre 98-P. Profesor: Alejandro Torres Aldaco. Universidad Autnoma Metropolitana- Iztapalapa.PRCTICA 6DETERMINACIN DE COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DE MASA EN UN SOLIDO GRANULAR, MEDIANTE MOLIENDA, TAMIZADO EN UN TANQUE AGITADO.

OBJETIVOAl trmino de la prctica el alumno:1. Determinar el coeficiente volumtrico de transferencia de masa desde un material granulado en un tanque agitado.2. Determinar el rea interfacial especfica del material granulado inicial y el correspondiente de masa final, despus del tamizado.3. seleccionar el material granulado y desarrolle un mtodo para seguir el cambio de la concentracin del mismo en el tanque agitado.MARCO TEORICOEn un tanque de acondicionamiento de reactivos se disuelve un slido granulado. Se tiene que disminuir el flujo de vapor al serpentn de calentamiento y se supone que aumentar el tiempo de disolucin. Para mantener dicho tiempo el ingeniero de turno propone aumentar la agitacin. Qu elementos requiere para decidir a cuntas RPM debe operar el agitador para obtener el resultado deseado?EQUIPO PRINCIPALMolino de Bolas.

1kg de Maiz

Criba1Kg de Arroz

2 Vasos de pp de 1lt.

1kg de Gravilla

Agitador magntico.

Mortero con pistilo

Balanza granataria

Esptula.

Refractometro de Mano

Cronometro

PREGUNTAS GUA1. Qu es un coeficiente volumtrico de transferencia de masa?2. Cmo se define el rea interfacial especfica?3. De qu parmetros adimensionales depende el coeficiente de transferencia de masa en un tanque agitado, para procesos de disolucin?4. Cmo interviene en las correlaciones la concentracin de saturac

5. En una disolucin la fraccin volumen de los slidos y el rea interfacial especfica disminuyen continuamente en el tiempo que dura el proceso, hasta desaparecer por completo, cuando no se alcanza la concentracin de saturacin. Proponga un conjunto de experimentos que le permitan desacoplar la disminucin de tamao de los slidos del coeficiente volumtrico de transferencia de masa y si es factible modifique el siguiente

DESARROLLO1. Pesar 1Kg de muestra o 500grs y llevarlo al Molino de Bolas, para Molerlo, en diferentes corridas, en 10, 20 & 30 min de Molienda.

2. Llevar la muestra molida al tamizado y obtener una distribucin de partcula haciendo una clasificacin por tamao de partcula. De esta forma el alumno desarrollara una grfica de tamao de partcula vs tiempo.

3. Tomar una muestra representativa de las partculas ms finas obtenidas durante el tamizado y agregarlas a un vaso de pp de 1lt agitarlas con agua, con la ayuda del agitador magntico de tal forma que la mezcla sea homognea.

4. De la mezcla homognea, agarrar una gota y adicionrsela al refractmetro de mano para determinar la Concentracin de los grados B. De esta forma el alumno elaborara una grfica de Grados B vs Concentraccin.

5. La concentracin la desarrollara realizando aforos de la solucin al 10%, 20%, 30%, 40%, soluciones de 10ml, 20ml, 30ml & 40ml, aforadas a un matraz aforado de 50ml.

6. Repetir lo mismo para las dems muestras.RESULTADO DE APRENDIZAJE.1. Desarrollar una grfica de tamao de partcula vs tiempo.

2. De esta forma el alumno elaborara una grfica de Grados B vs Concentracin.

3. Determinar la concentracin de los slidos suspendidos por Espectrofotometra & elaborar su grafica respectivamente.

4. Compare un mtodo con otro por refractometria vs espectrofometria e indique, cual es mas viable y conveniente.

CONCLUSIN.

Al trmino de la prctica el alumno:1. Determino el coeficiente volumtrico de transferencia de masa desde un material granulado en un tanque agitado.2. Determino el rea interfacial especfica del material granulado inicial y el correspondiente de masa final, despus del tamizado.3. selecciono el material granulado y desarrollo un mtodo para seguir el cambio de la concentracin del mismo en el tanque agitado.BIBLIOGRAFIA.Bird, R.B., Steward, W.E. y Lightfoot, E.N., 1997, Fenmenos de transporte, Edit.Revert, S.A.

Cussler, E. L., 1984, Diffusion: Mass transfer in fluid systems, Edit. CambridgeUniversity press, pp. 525

Lobo, R., 1997. Principios de Transferencia de Masa, Universidad AutnomaMetropolitana Unidad Iztapalapa1