UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLAREALFACULTAD DE OCEANOGRAFIA PESQUERIA Y CIENCIAS ALIMENTARIASESCUELA DE INGENIERIA ALIMENTARIA

CURSO: INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS II

PRACTICA N 2.DIFUSIN DEL NAFTALENO AIRE

INTEGRANTES:

1. CHIPANA ROJAS, JESUS2. CARHUALLANQUI CARHUARICRA, YESENIA3. PAMPAMALLCO MAMANI , LUZ4. FERNANDEZ CUSICAHUA, CARMEN.

DOCENTE: ING. DAVILA SOLAR LUIS

RESUMENEn la experiencia realizada se observ el cambio de fase de la naftaleno de la fase slida a la fase gaseosa en el caso al colocarlos al medio ambiente aproximadamente de 22 a 26, y dependiendo la temperatura en la cual se las coloque en el caso se colocarlos a temperatura ambiente el flujo ser ms lento si lo colocamos a una estufa con 60C. Para el proceso de sublimacin el naftaleno absorbe calor (calor ganado) y para el proceso de solidificacin libera calor (calor perdido). Durante el tiempo de experimentacin se realizaron la toma de datos y hacer los clculos de resultados se realizaron grficos de difusin del naftaleno para medio ambiente como para lo de la estufa para ver cmo se da el flujo de transporte se solido a gas (sublimacin directa) Palabras claves: naftaleno, sublimacin, transporte

INTRODUCCIN:Los coeficientes de transferencia de calor por conveccin generalmente son determinados a travs de experimentos que envuelven el uso de complejos instrumentos y mediciones difciles. Un mtodo alternativo para obtener el coeficiente de transferencia de calor por conveccin, o en general estudiar procesos donde existe transferencia de calor, es conducir los experimentos a travs de la transferencia de masa. Los mtodos de medicin basados en la transferencia de masa en general reportan menores ndices de incertidumbre y son relativamente ms simples para el montaje y para el control de los parmetros del experimento.

El fundamento para poder ejecutar los estudios en el campo de la transferencia de masay transformar los resultados al dominio de la transferencia de calor es la llamada analoga calor-masa.

En este trabajo se pretende mostrar las consideraciones bsicas para el establecimiento de la analoga entre la transferencia de calor y la transferencia de masa en su campo de validez a travs del flujo de transporte para nuestra muestra naftaleno.

OBJETIVOS: Determinacin de la difusin del naftaleno a temperatura ambiente. Determinar cmo varia la difusividad del naftaleno con cambio de temperaturas altas. Realizar grficos de tiempo y pesos segn ensayo.

MARCO TEORICOLa razn de difusin de la masa de una especie Qumica en un medio estancado y en una direccin especificada es proporcional Al gradiente local de concentracin en esa direccin. Esta relacin Lineal entre la razn de difusin y el gradiente de concentracin, propuesta por Fick en 1855, se conoce como ley de Fick de la difusin y puede expresarse como:

Flujo de masa _ Constante de proporcionalidad _ Gradiente de concentracinPero la concentracin de una especie en una mezcla de gases o en una solucin lquida o slida puede definirse de varias maneras: como la densidad, la fraccin de masa, la concentracin molar y la fraccin molar, como ya se discuti; por lo tanto, la ley de Fick puede expresarse en forma matemtica de muchas maneras. Resulta que lo mejor es expresar el gradiente de concentracin en trminos de la fraccin de masa o molar, y la formulacin ms apropiada de la ley de Fick para la difusin de una especie A en una mezcla Binaria en reposo de las especies A y B, en una direccin x especificada.

En este caso, jdif, A es el flujo de masa (por difusin) de la especie A (transferencia de masa por difusin, por unidad de tiempo y por unidad de rea normal a la direccin de la transferencia de masa, en kg/s m2) y jdif, A es el flujo Molar (por difusin) (en kmol/s m2). El flujo de masa de una especie en un lugar es proporcional a la densidad de la mezcla en ese lugar. Ntese que r _Ra _ rb es la densidad y C _ CA _ CB es la concentracin molar de la mezcla Binaria; asimismo, obsrvese que, en general, pueden variar en toda la extensinDe la mezcla. Por lo tanto, rd(ra/r) _ dra o Cd(CA/C) _ dca. Pero, en el caso especial de densidad constante r de la mezcla o

La suposicin de densidad constante o de concentracin molar constante suele ser apropiada para las soluciones slidas y para las lquidas diluidas, pero, con frecuencia, ste no es el caso para las mezclas de gases o para las soluciones lquidas concentradas. Recurdese que la constante de proporcionalidad en la ley de Fourier se defini como la conductividad trmica de la propiedad de transporte. De manera anloga, la constante de proporcionalidad en la ley de Fick se define como otra propiedad de transporte conocida como el coeficiente de difusin binaria o difusividad de la masa, DAB. La unidad de la difusividad de masa es m2/s, la cual es la misma que las unidades de la difusividad trmica o la difusividad de la cantidad de movimiento (tambin conocida como viscosidad cinemtica) Esta relacin es til en la determinacin del coeficiente de difusin para gasesa temperaturas y presiones diferentes, a partir de un conocimiento del coeficiente de difusin a una temperatura y presin especificadas. Tambin se cuenta con relaciones ms generales, pero complicadas, que toman en cuent los efectos de las colisiones moleculares. En la tabla 14-1, se dan los coeficientes de difusin de algunos gases en el aire a la presin de 1 atm, a varias temperaturas. Los coeficientes de difusin de los slidos y de los lquidos tambin tienden a crecer con la temperatura, exhibiendo al mismo tiempo una fuerte dependencia respecto a la composicin. El proceso de difusin en los slidos y los lquidos es mucho ms complicado que en los gases y, en este caso, los coeficientes de difusin se determinan casi exclusivamente en forma 1. En general, los coeficientes de difusin son los ms altos en los gases y los ms bajos en los slidos. Los coeficientes de difusin de los gases son mayores que los de los lquidos en varios rdenes de magnitud.2. Los coeficientes de difusin se incrementan con la temperatura. Por ejemplo, el coeficiente de difusin (y, por lo tanto, la razn de la difusin de masa) del carbono a travs del hierro, en el transcurso de un proceso de endurecimiento, se incrementa hasta 6 000 veces conforme se eleva la temperatura desde 500C hasta 1 000C.

Al cambio de fase de solido a liquido de una sustancia se le denomina fusin, la temperatura asociada a este cambio se le denomina punto a fusin.Al cambio de fase de lquido a solido se le denomina solidificacin, la temperatura asociada a este cambio se denomina punto de solidificacin.En estos cambios de estado necesariamente interviene una energa de naturaleza trmica la cual es absorbida o disipada por el cuerpo. Esta tiene como fin hacer ms activas las molculas que se encuentran ligadas por fuerzas atractivas; o en todo caso a reagruparlas.En el punto de solidificacin coincide con el punto de fusin y durante la solidificacin, el calor que fue absorbido en la fusin es liberado.

Estructura detalladadel naftaleno

EL NAFTALENO:Definicin:Lanaftalina(nombre no comercial:naftalenofrmula qumica:C10H8) es un slido blanco que se volatiliza fcilmente y se produce naturalmente cuando se queman combustibles. Tambin se llamaalquitrn blancoy se ha usado en bolas y escamas para ahuyentar laspolillas. Quemartabaco omaderaproduce naftalina. Tiene un olor tan fuerte que puede resultar desagradable. La 1-metilnaftalina y la 2-metilnaftalina son compuestos similares a la naftalina. La 1-metilnaftalina es un lquido transparente y la 2-metilnaftalina es un slido; ambos pueden olerse en el aire y en el agua en concentraciones muy bajas.Sublimacin: es un proceso por el cual una sustancia solida cristalina pasa directamente al estado de vapor sin pasar por el estado lquido. Las sustancias que presentan esta propiedad pasan directamente sin fundir al estado de vaporcomo ejemplo se tiene: lanaftalina,alcanfor, yodo, hielo seco etc.

SUBLIMACION

El mtodo de la sublimacin de naftaleno ofrece resultados con pequeos valores de incertidumbre, pero para esto es necesario que los valores de las propiedades sean tomados con suficiente exactitud, especialmente de las propiedades bsicas: densidad del slido, presin de vapor saturado, coeficiente de difusin en el aire y el nmero de Schmidt. El mtodo de sublimacin de naftaleno permite mediciones muy precisas y tiene muchas ventajas para el manejo de condiciones de contorno en comparacin con los mtodos de transferencia de calor.

En los seres humanos, la exposicin a grandes cantidades de naftaleno puede daar o destruir los glbulos rojos, causando anemia hemoltica [disminucin del nmero de glbulos rojos debido a su destruccin]

El naftaleno o tambin llamado naftalina es un slido blanco que se evapora fcilmente y se produce naturalmente cuando se queman combustibles, tambin cuando se queman combustibles, tambin cuando se quema tabaco o madera se produce naftalina. La exposicin a grandes cantidades puede daar o destruir una porcin de los glbulos rojos.

El naftaleno contiene impurezas mezcladas; no obstante estas no constituyen un problema pues durante el proceso de fusin pueden ser extradas, lo que afecta poco el resultado de las experiencias.EXPERIMENTACION:MATERIALES Y EQUIPOS.- Placa Petri. Balanza analtica. Centmetro. Estufa.MUESTRA A ANALIZAR:NAFTALENO

PROCEDIMIENTO: Pesar 5 naftalenos. Medir los dimetros. Llevar diferentes temperaturas. Temperatura ambiente, 21 C a 25 C Temperatura en estufa, 60 C. Dar los resultados.RESULTADOS:NAFTALENO A TEMPERATURA AMBIENTE

INICIO: 27/04/2015FINAL: 05/06/2015

Tabla N 1: Prdida de peso del naftaleno a temperatura ambiente (21 C a 25 C) en relacin del tiempo.TIEMPO (min)PESO (g)

12345

03.76723.86574.16843.73584.2542

723.51573.75643.85643.58934.1235

1443.35413.56783.69873.68494.1048

2163.18543.42323.53243.44674.0867

2882.96543.29873.40173.25893.9876

3602.76892.98573.19982.98993.86547

4322.56742.84542.88972.86253.6524

5042.35472.68972.75682.57893.5321

5762.29872.56422.65472.35783.4257

6481.98762.46872.45682.27413.3241

7201.76542.28972.28992.08972.9897

7921.58761.98752.08741.98792.7024

8641.54811.76481.99871.89642.5547

9361.40021.50121.91241.75212.4012

Grfica N 1: Prdida de peso del naftaleno a temperatura ambiente (21 C a 25 C) en relacin del tiempo.

NAFTALENO A TEMPERATURA DE 60 C

INICIO: 27/04/2015FINAL: 27/04/2015

Tabla N 2: Prdida de peso del naftaleno a temperatura DE 60 C en relacin del tiempo.TIEMPO (min)PESO (g)

12345

03.82414.09193.99513.60453.5757

53.56794.01053.73253.50143.4225

103.42163.97813.61253.21543.1354

153.20143.75643.32543.11543.0847

202.98723.54123.10212.89712.8754

252.42563.02142.68742.62892.5935

302.22142.75432.20142.25811.8887

352.00142.40152.01212.12041.6542

401.70511.77861.70981.78981.4679

451.42561.54641.57441.54231.2064

501.31251.32781.32781.42111.1004

551.24111.10241.21441.21891.0211

601.00211.01241.10241.12450.9571

650.98550.99831.00251.02480.6215

700.45890.64510.98750.32190.3214

750.22480.41250.54230.24510.1632

800.15440.26280.20990.14450.0987

Grfica N 2: Prdida de peso del naftaleno a temperatura ambiente (21 C a 25 C) en relacin del tiempo.

DISCUSIONES: Segn Rodriguez J.M. (1998)En el proceso de sublimacin 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 sublimacin (se considera una temperatura promedio de 67.48C) comparado con temperaturas menores, donde el periodo de transferencia es muy largo.En la prctica sometimos al naftaleno a una temperatura de 100C en una prueba en blanco por lo que a sta temperatura su difusibilidad es muy rpida llegando a la sublimacin en un tiempo menos de 24 horas, esto demuestra lo dicho por el autor que la difusibilidad del naftaleno depende del factor de la temperatura.

Segn Treybale E. Robert. (1993).La velocidad de flujo de aire aumenta el coeficiente de transferencia de masa, ya que con velocidad del aire mnima, el periodo de transferencia de masa se hace muy largo con variaciones muy pequeas.En la prctica no obtuvimos el coeficiente de transferencia de masa del naftaleno por el factor de velocidad de flujo de aire acelerando as el proceso, se tuvo como factor a la velocidad de aire mnima (intemperie) lo cual dificult el proceso hacindolo muy largo y con variaciones muy pequeas.

Segn la pgina http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Ecosolar/Ecosolar10/HTML/articulo02.htmLa transferencia de masa del naftaleno ha sido usada muy frecuentemente; sin embargo, tiene limitaciones que deben ser conocidas para su adecuada utilizacin. Estas son:Limitacin por baja velocidad: Para flujos de baja velocidad el tiempo de ensayo necesario para una medicin con razonable exactitud es muy largo, ms cuando el tiempo de ensayo es grande se torna difcil controlar las variaciones de temperatura. En la prctica se obtuvo limitaciones en el uso de la tcnica de transferencia de masa en el naftaleno lo cual se debe utilizar ciertos factores para acelerar el proceso como el aumento de la velocidad de aire o el aumento de temperatura sin embargo si no se utiliza estos factores dificulta el proceso llevndolo a un periodo muy largo cuyos pesos tienen variaciones muy pequeos.

CONCLUSIONES:

Se determin la difusin del naftaleno a temperatura ambiente.En los procesos de difusin influye mucho la temperatura y adems los procesos de difusibilidad no se dan de la misma manera y a la misma velocidad debido al coeficiente de difusin de una substancia en otra.

El naftaleno llega a l estado de sublimarse todo si se le somete a un cambio de temperatura de 100C, ya que en esta temperatura su difusibilidad es muy rpida llegando a la sublimacin en un tiempo menos de 24 horas. entonces se concluy que las difusibilidad del naftaleno dependen de un factor muy importante que es Temperatura

Realizar grficos de tiempo y pesos segn ensayo.Se realiz graficas segn la medicin del avance de la difusin del naftaleno en un tiempo transcurrido (t), con el paso del tiempo encontrando la mejor ecuacin para cada.ANEXOS:Tabla 1. Propiedades del naftalenoPropiedadesUnidadValor

Frmula qumicaC10H8

Peso molecularg/mol128,16

Punto de fusin0C80,2

Punto triple0C0,28

Punto de ebullicin0C217,993

Entalpa de sublimacinkJ/mol70,36

Temperatura crtica0C472,50

Densidad del lquido(a 80,230C)(a 1200C)(a 1300C)kg/m3987,0946,0938,0

Densidad del slido (a 20 0C)kg/m31175,0

Conductividad trmicaw/mK0,333

Tabla 3. Coeficiente de difusin (cm2/s) de vapor de naftaleno en el aire

ReferenciaIntervalo de temperatura (K)Ecuaciones

Chen & Othmer [1962]-Dna= 2,238.10-6T1,81

Fuller et al [1966]-Dna= 3,093.10-6T1,75

Caldwell [1984]303,2Dna= 0,086

Cho [1992]287,66 - 327,12Dna= 8,177.10-7T1,983

Chen & Wung [1990]295,16 - 302,16Dna= 1,495.10-6T1,888

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: Rodriguez J.M. Henriquez V, Macias-Machin A. (1998). A simple experiment for mass transfer. Che laboratory. Pag 142-145. Treybale E. Robert. (1993). Operaciones de transferencia de masa. 2 Edicin. Editorial MC Graw Hill.

http://www.cubasolar.cu/biblioteca/Ecosolar/Ecosolar10/HTML/articulo02.htm CHEN, N. H. Y D. F. OTHMER. New generalized equation for gas diffusion coefficient.Journal Chemical Engineering, data 7, pp. 37-41, 1962. FULLER, E. N.; P. D. SCHETTLER, Y J. C. GIDDINGS. A new method for prediction of binary gas-phase diffusion coefficients.Journal Chem. Engineering, v. 58, 1966.pp. 19-27. CALDWELL, L. Diffusion coefficient of naphthalene in air and hydrogen.Journal Chemical Engineering,vol. 29, pp. 60-62, 1984. CHO, K.; T. F. IRVINE Y J. KARNI. Measurement of the diffusion coefficient of naphthalene into air.International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 35, No. 4, 1992. pp. 957-966.