En este guion se trabajará con un modelo físico de pequeña escala, con el fin de que el estudiante se familiarice con esta técnica de medición.

Transcripción

1 MODELADO FÍSICO DE PROCESOS METALÚRGICOS Y DE MATERIALES SEMESTRE DR. BERNARDO HERNÁNDEZ MORALES TRAYECTORIA DE UN TRAZADOR EN UN MODELO FÍSICO DE PEQUEÑA ESCALA GUION DE TRABAJO EXPERIMENTAL INFORMACIÓN La trayectoria de un trazador físico en el interior de un baño líquido transparente (contenido en un modelo físico también transparente) puede visualizarse si se adiciona, en forma de pulso o de escalón, una disolución colorida mientras se filma al modelo físico. Esta información complementa mediciones cuantitativas de tiempo de mezclado. De la filmación también puede estimarse el tiempo de mezclado global. En este guion se trabajará con un modelo físico de pequeña escala, con el fin de que el estudiante se familiarice con esta técnica de medición. OBJETIVO Cuál es la relación entre la trayectoria del trazador y el nivel de agitación en un baño líquido contenido en un modelo físico de 22 cm (largo) x 14 cm (altura) x 11 cm (profundidad), cuando se utiliza un baño de agua de 9 cm de profundidad? 1

2 MATERIALES Y EQUIPO Modelo físico: contenedor de vidrio de 22 cm (largo) x 14 cm (alto) x 11 cm (profundidad) Trazador: 15 ml de una disolución acuosa (35 g/l) de colorante vegetal (rojo 40) 42 L de agua Jeringa de 1 ml Plato agitador con barra magnética Soporte universal Pinza para soporte universal Cámara de video Tripié Software para transferencia de video 1 Software para visualización de video Computadora 1 Sólo si no se dispone de una cámara digital. 2

3 PARTE I PROCEDIMIENTO 1. Coloca el modelo físico, centrado, sobre el plato agitador. 2. Vacía agua en el modelo físico hasta llegar a una altura de 9 cm. 3. Selecciona el nivel de agitación mínimo en el control del plato agitador Llena la jeringa (sin aguja) con 1 ml de trazador. 5. Coloca la videocámara de tal forma que el eje de la lente coincida con un vector normal a la cara ancha del modelo físico. 6. Coloca la jeringa cerca de una cara angosta del modelo físico, con la punta de la jeringa justo arriba del baño líquido, sujetándola con el soporte y las pinzas. 7. Inicia la videograbación. 8. A un tiempo predeterminado, adiciona el trazador lo más rápidamente posible. 9. Observa el movimiento y la distribución de la intensidad del trazador en el interior del modelo físico. 10. Detén la videograbación cuando lo consideres adecuado. 11. Vacía el agua del recipiente y límpialo. 12. Realiza esta filmación por duplicado. 13. Repite el procedimiento anterior para el nivel de agitación máximo del plato agitador. 14. Si lo crees pertinente, realiza videograbaciones de otros planos del modelo físico. 15. Transfiere los videos a una computadora para su posterior análisis. 2 En caso de que sea un plato que permita también calentar, asegúrate de que esta función esté apagada. 3

4 CUESTIONARIO Para cada nivel de agitación: 1. Se distribuyó instantáneamente el trazador en el fluido? 2. Cuánto tiempo se requirió para mezclar completamente al sistema? qué criterio utilizaste para determinar este valor? 3. Dibuja la trayectoria del trazador en el interior del modelo físico. Existen zonas de (relativamente) poco movimiento en el sistema? Considerando a los dos niveles de agitación: 1. Qué relación existe entre el tiempo de mezclado global y el nivel de agitación? 2. Cuál es la relación entre la trayectoria del trazador y el nivel de agitación? 4

5 PARTE II PROCEDIMIENTO 1. Coloca el modelo físico, centrado, sobre el plato agitador. 2. Vacía agua en el modelo físico hasta llegar a una altura de 9 cm. 3. Selecciona un nivel de agitación de interés en el control del plato agitador Llena la jeringa con 1 ml de trazador. 5. Coloca la videocámara de tal forma que el eje de la lente coincida con un vector normal a la cara ancha del modelo físico. 6. Coloca a la jeringa (sin aguja) cerca de una cara angosta del modelo físico y con la punta de la jeringa justo arriba del baño líquido, sujetándola con el soporte y las pinzas. 7. Inicia la videograbación. 8. A un tiempo predeterminado, adiciona el trazador lo más rápidamente posible. 9. Observa la distribución del trazador en el interior del modelo físico. 10. Detén la videograbación cuando lo consideres adecuado. 11. Vacía el agua del recipiente y límpialo. 12. Realiza esta filmación por duplicado. 13. Repite el procedimiento anterior para otros niveles de agitación. 14. Si lo crees pertinente, realiza videograbaciones de otros planos del modelo físico. 15. Transfiere los videos a una computadora, para su posterior análisis. 3 En caso de que sea un plato que permita también calentar, asegúrate de que esta función esté apagada. 5

6 CUESTIONARIO Para cada nivel de agitación: 1. Cuánto tiempo se requirió para mezclar completamente al sistema? 2. Dibuja la trayectoria del trazador en el interior del modelo físico. Existen zonas de (relativamente) poco movimiento en el sistema? Considerando a todos los niveles de agitación: 1. Grafica el valor promedio del tiempo de mezclado global como función del nivel de agitación, indicando la desviación estándar. 2. Qué relación existe entre el tiempo de mezclado global y el nivel de agitación en un baño líquido contenido en un modelo físico de 22 cm (largo) x 14 cm (altura) x 11 cm (profundidad), cuando se utiliza un baño de agua de 9 cm de profundidad? 3. Cuál es la relación entre la trayectoria del trazador y el nivel de agitación en un baño líquido contenido en un modelo físico de 22 cm (largo) x 14 cm (altura) x 11 cm (profundidad), cuando se utiliza un baño de agua de 9 cm de profundidad. 6