Determinación de la porosidad

Transcripción

1 Deterinación de la porosidad Apellidos, nobre Atarés Huerta, Lorena Departaento Centro Departaento de Tecnología de Alientos ETSIAMN (Universidad Politécnica de alencia)

2 1 Resuen de las ideas clave La porosidad de un aliento sólido (por ejeplo los granos de ce) es una propiedad que afecta a su alacenaiento y se define coo el voluen de aire referido al voluen (voluen total) del aliento. En este artículo docente se uestra un étodo sencillo de deterinación de la porosidad de un producto alientario (el arroz), previa deterinación de su densidad y su densidad. Abas densidades se deterinan por separado, y utilizando un pequeño cálculo se obtiene finalente la porosidad del producto. 2 Introducción La densidad es una propiedad básica de cualquier producto, y se define coo su asa por unidad de voluen [1]. Las unidades ás counes de la densidad son g/l y kg/ 3. En el caso de alientos porosos tales coo granos, es necesario especificar si se está haciendo referencia a su densidad o. La densidad es el cociente entre la asa de producto y el voluen del iso (voluen incluyendo los huecos entre los granos). Por otro lado, la densidad es el cociente entre la asa del producto y su voluen (voluen excluyendo los huecos entre los granos) [2]. Puesto que el voluen siepre será superior al voluen, la densidad siepre será ayor que la densidad. Una vez conocidas abas densidades, se puede llevar a cabo el cálculo de la porosidad (ε) aplicando la ecuación: ε 3 Objetivos Con la redacción de este artículo docente se persigue que los alunos adquieran la capacidad de: Analizar los fundaentos del étodo de las probetas para la deterinación de la densidad de un producto sólido poroso. Analizar los fundaentos del étodo del picnóetro para la deterinación de la densidad de un producto sólido poroso.

3 Adquirir la capacidad de calcular la porosidad de un producto poroso partiendo de los datos necesarios (densidad y ). 4 Desarrollo A continuación se describe el étodo de deterinación de la porosidad. Para coenzar se describirá la deterinación de la densidad, y se continuará con el étodo de obtención de la densidad. A odo de ejeplo de aliento poroso se hablará de arroz. 4.1 Deterinación y cálculo de la densidad La deterinación de la densidad de un sólido poroso coo el arroz es relativaente sencilla, puesto que iplica la edida de su voluen (su voluen total, incluyendo los huecos entre los granos). Bastaría entonces con dividir una cierta asa de arroz entre el voluen de esa isa uestra. Con el fin de estandarizar la deterinación, se hace necesario el grado áxio de copactación de los granos. Describiendo el proceso paso a paso: se toa una probeta de plástico y se deterina su asa (probeta). Se vierte en la isa una cierta asa de arroz y se vuelve a pesar el conjunto (probeta + arroz). Se golpea la probeta en su base ríticaente unas 20 veces para conseguir la copactación de la uestra y finalente se ide el voluen ocupado por la uestra en la probeta (). La densidad se calcula coo: probeta+ arroz probeta 4.2 Deterinación de la densidad Con el fin de deterinar la densidad, se utiliza el étodo del picnóetro. Un picnóetro es un recipiente de vidrio con tapa [3] coo el que se puede observar en la figura 1. Su tapa cuenta con un tubo capilar vertical abierto a la atósfera que peritirá que el llenado se haga siepre del iso odo (copletando el voluen del picnóetro). El cuello del picnóetro es de vidrio eserilado para favorecer el cierre. Por su fora, en el enrasado pueden quedar burbujas alojadas bajo el eserilado, lo que habrá de evitarse. Enrasar el picnóetro significa llenarlo copletaente, evitando la foración de burbujas en su interior. Al cerrarlo, el nivel del líquido utilizado (agua) subirá por el capilar y rebosará, quedando el capilar tabién lleno de agua. Una vez el agua haya rebosado, habrá que secar el picnóetro por fuera antes de pesarlo. Para deterinar la densidad de un producto poroso coo el arroz se necesita la asa del picnóetro en cuatro situaciones diferentes. Todas las asas deben deterinarse en balanza analítica y con la tapa. 1. Pesar el picnóetro vacío y anotar su asa (p)

4 2. Añadir una cierta asa de arroz y anotar la asa del conjunto (p+a) 3. Cubrir el arroz con agua y soeter el conjunto a baja presión en un desecador conectado a una boba de vacío. De ese odo se consigue desgasificar (eliinar burbujas de aire alojadas entre los granos de arroz). Copletar el llenado con agua (fluido de referencia) y enrasar. Anotar la asa (p+a+w). 4. Llenar el picnóetro de agua y enrasar. Pesar y anotar su asa (p+w). Figura 1: picnóetro de vidrio Una vez deterinados los cuatro datos necesarios, se puede hallar la densidad del arroz. 4.3 Cálculo de la densidad eaos los cálculos necesarios para hallar la densidad del producto poroso. La figura 2 uestra de anera visual los datos que se tienen. p p+a p+a+w p+w Figura 2: asas deterinadas en el laboratorio para poder calcular la densidad del arroz La figura 3 uestra de anera visual el cálculo necesario para obtener la asa de agua desplazada por los granos de arroz (). La diferencia entre p+a y p dará la asa de arroz utilizada. Si se resta este valor a p+a+w se obtendrá la asa de un picnóetro que no está totalente lleno de agua, sino que tiene huecos correspondientes a los granos de arroz. Esta asa se resta a p+w para deterinar la asa de agua que ocuparía el iso voluen que ocupan los granos de arroz, o lo que es lo iso, la asa de agua desplazada por los granos de arroz ().

5 Figura 3: deducción visual de la asa de agua desplazada () Así pues, se acaba de deducir que se calcula según la ecuación: [ ( )] p+ w p+ a+ w p+ a Una vez deterinada la asa de agua desplazada (), se calcula el voluen ocupado por los granos de arroz () según la ecuación: p w Finalente, se halla la densidad del arroz dividiendo la asa de arroz (p+ap) entre el voluen del iso. Coo conclusión de este apartado, el étodo del picnóetro ha peritido el cálculo de la densidad de un producto poroso (el arroz) a través de la deterinación de la asa de agua desplazada por el arroz. 4.4 Cálculo de la porosidad Una vez deterinadas la densidad y la densidad del producto poroso, el cálculo de la porosidad es uy sencillo y se lleva a cabo utilizando la ecuación: ε

6 4.5 Aplicación Se deterinó la porosidad del arroz con el étodo descrito. A continuación, se uestran los datos experientales y los resultados obtenidos utilizando el étodo descrito en este artículo docente: 1. Deterinación de la densidad del arroz: Masa de la probeta vacía: 26.99g Masa de la probeta llena de arroz: 68.98g Por lo tanto la asa de arroz fue la diferencia: 41.99g oluen del arroz en la probeta después de la copactación: 48l Con estos datos y utilizando el étodo descrito en el apartado 4.1., se calculó la densidad del arroz: 0.87 g/l 2. Deterinación de la densidad del arroz Masa del picnóetro vacío (p): g Masa del picnóetro con arroz (p+a): g Masa del picnóetro con arroz enrasado con agua (p+a+w): g Masa del picnóetro enrasado con agua (p+w): g Con estos datos y utilizando el étodo descrito en el apartado 4.2., se calculó la densidad del arroz: 1.31 g/l 3. Deterinación de la porosidad del arroz: ε Cierre A lo largo de este objeto de aprendizaje se han descrito los étodos de deterinación experiental de la densidad y de un aliento poroso, así coo los cálculos necesarios para obtener los resultados. A partir de los isos se puede a su vez calcular la porosidad del producto. Adeás se ha aplicado este étodo a un ejeplo nuérico concreto.

7 6 Bibliografía [1] [2] Experientos de fisicoquíica de alientos. SPUP [3]