Informe

 ESTIMACION DEL COEFICIENTE DE DIFUSIÓN DE COLORANTES ORGÁNICOS EN DOS SOLVENTES, AGUA Y GLICERINA. ESTUDIO DE LA DEPENDENCIA DE LA DIFUSIVIDAD CON LA TEMPERATURA

RESUMEN



INTRODUCCIÓN
La transferencia de masa es un fenómeno de transferencia que juega un papel fundamental en la industria. Muchas son las aplicaciones que industrialmente están gobernadas por los principios detransferencia de materia. Algunos de los más importantes son: Destilación, extracción liquido-liquido, secado, absorción, adsorción y humidificación.
En cuanto a ejemplos particulares de la influencia de la transferencia de masa en los procesos se tiene la remoción de materiales contaminantes de las corrientes de descarga de los gases y aguas de desecho, la difusión de neutrones dentro de los reactoresnucleares, la difusión de sustancias al interior de poros de carbón activado, la rapidez de las reacciones químicas catalizadas y biológicas así como el acondicionamiento del aire, etc. En esta práctica se estudió la influencia de la difusión en el fenómeno de transporte antes mencionado a través del uso de algunos colorantes con el objetivo de calcular sus coeficientes de difusión, de manera deobtener una relación de concentraciones vs radio de la gota, esto último de forma gráfica.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

La transferencia de masa, es aquella que ocurre en un sistema de más de un componente (mezcla) y existe diferencia de concentración entre un punto y otro de un mismo componente. Esto ocurre debido a la tendencia natural del sistema de encontrarse en un estado de equilibrio y nonecesariamente implica una reacción química para que esta ocurra. Cuando se ponen en contacto dos fases que tienen diferente composición, la sustancia que se difunde abandona un lugar de una región de alta concentración y pasa a un lugar de baja concentración [1].
Los principales factores que rigen la transferencia de masa son el difusivo y el convectivo. El difusivo se refiere al desplazamiento de lasmoléculas de un mismo componente a través del fluido, mientras que el convectivo se refiere al movimiento de todo el fluido, es decir, el arrastre de todas las partículas como conjunto.

El movimiento de las partículas en la difusión surge a través de una membrana desde aun zona de alta concentración a otra de concentración baja [2]. La ley de Fick es el modelo matemático que describe latransferencia molecular de masa.
Esta ley en un sistema binario, unidimensional se expresa por la ecuación:

(1)

Donde:
MJA: flujo molar de A [mol/m2s].
C: concentración molar total [mol/m3].
DAB: coeficiente de difusión [m2/s].
XA: fracción molar de A.
Z: membrana de la película o membrana [m].

Cabe destacar que esta ecuación es válida para cuandoexiste densidad constante. Un análisis riguroso basado en la termodinámica de los procesos irreversibles muestra que el gradiente de potencial correcto no es el gradiente de concentraciones sino el gradiente de potencial químico y que, para mezclas multicomponentes, deben incluirse los gradientes de las otras especies en la ecuación. Sin embargo se acostumbra asumir para mezclas multicomponentesque la especie B representa todos los componentes diferentes de A [3].

El coeficiente de difusión o difusividad se define como la facilidad de un soluto en específico para moverse a través de un determinado solvente. Este coeficiente depende fuertemente de la viscosidad del solvente, la temperatura y de la fase en que se encuentre la mezcla. Cabe destacar que, estando en fase gaseosa, laconcentración del componente A no influye significativamente en el valor del coeficiente, caso opuesto si nos encontramos en fase liquida o sólida.

Para predecir los coeficientes de difusión para líquidos en forma precisa, se han propuestos varias relaciones empíricas, usando la ecuación de Stoke-Einsten como modelo básico. Para soluciones diluidas de no electrolitos, Wilke Chang (1955) proponen la...