Experimento sencillo para el modelamiento de la interfase de reacción en la descomposición de sólidos

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v12i1.39805

Palabras clave:

Modelamiento geométrico; Interfase de reacción; Descomposición de sólidos; Naftaleno; Curva de Lamé.

Resumen

En concordancia con el concepto de interdisciplinaridad, el presente trabajo propone un experimento sencillo para la enseñanza de reacciones de descomposición de sólidos, mediante la simulación de la evolución geométrica de paralelepípedos de naftaleno sometidos a sublimación. El modelamiento geométrico de las proyecciones de las caras del objeto de ensayo mediante las curvas de Lamé (también denominadas superelipses) permite calcular el volumen del superelipsoide correspondiente, proporcionando una cuantificación adecuada en la variación de la masa muestral del naftaleno. El procedimiento experimental planteado evidencio ser una herramienta fácil y esclarecedora para realizar clases prácticas en laboratorios mínimamente equipados, con el objetivo de aprender tanto reacciones de descomposición de sólidos, como también de técnicas de modelamiento matemático de interfases en reacciones heterogéneas, aplicando curvas de Lamé.

Biografía del autor/a

Marcus Alexandre de Carvalho Winitskoski da Silveira, Secretaria Municipal de Meio Ambiente da Prefeitura de Belo Horizonte

Ingeniero Metalúrgico por la Universidad Federal de Río de Janeiro (2009), Especialista en Sistemas Metalúrgicos Mineros por la Universidad Federal de Ouro Preto (UFOP) / Fundación Gorceix (2013), Máster en Tecnología de Minerales por el Programa de Postgrado en Ingeniería Metalúrgica y Materiales de COPPE/UFRJ - Universidad Federal de Río de Janeiro (2012) y Doctor en Ingeniería de Minerales por el Programa de Postgrado en Ingeniería de Minerales de la Universidad Federal de Ouro Preto (2020). Trabajó como colaborador en proyectos de consultoría vinculados al COPPE/UFRJ durante casi 6 años (2005 a 2011) y como ingeniero de procesos en Vale S.A. durante casi 4 años (2011 a 2015). Adquirió competencia en técnicas de caracterización de minerales de hierro, aluminio, piedra caliza, carbón, etc. Tiene experiencia en coordinación de proyectos de estudio de variabilidad estadística de nuevos recursos minerales para proyectos de ingeniería, elaboración de informes técnicos de investigación tecnológica, estudios de desarrollo de nuevos insumos (depresores/floculantes) para plantas, dimensionamiento de procesos de calcinación y optimización de rutinas de procesamiento de minerales. Tiene experiencia docente en el curso de Ingeniería de Minas en la Universidad Federal de Ouro Preto (2015 a 2016) y en la Universidad Estatal de Minas Gerais (2021 a 2022). Actualmente trabaja como experto en análisis de conformidad medioambiental de empresas industriales en el municipio de Belo Horizonte.

Jorge Carlos Guerrero Vargas, Universidad Federal de Ouro Preto

Es Ingeniero de Minas por la Universidad Privada del Norte (2016). Tiene experiencia en el ámbito de la ingeniería de minas. Maestría (en curso) en el Programa de Posgrado en Ingeniería Mineral de la Universidad Federal de Ouro Preto (PPGEM/UFOP).

Citas

Adamian, R., & Almendra, E. R. e. (2002). Físico química: uma aplicação aos materiais (1a ed.). Rio de Janeiro: COPPE / UFRJ.

Anishchenko, A., Kukhar, V., Artiukh, V., & Arkhipova, O. (2018). Application of G. Lame’s and J. Gielis’ formulas for description of shells superplastic forming. MATEC Web of Conferences , 06007. TransSiberia 2018. https://doi.org/10.1051/matecconf /201823906007

Borisenko, V., Ustenko, S., Ustenko, I. (2020). Constructing amethod for the geometrical modeling of the lame superel-lipses in the oblique coordinate systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(104), 51–59.

Boualem, H. & Brouzet, R. (2015) To Be (a Circle) or Not to Be?, The College Mathematics Journal, 46:3, 197-206, DOI: 10.4169/college.math.j.46.3.197

Brown, R. L., & Stein, S. E. (2022). Boiling Point Data. In: Linstrom, P. J. & Mallard, W.G. (Ed.). NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD, 20899, https://doi.org/10.18434/T4D303, (recuperadas 28 dezembro 2022).

Chao, J., Lin, C. T., & Chung, T. H.(1983).Vapor Pressure of Coal Chemicals. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 12, 1033 (1983), https:// doi.org/10.1063/1.555695 [Published Online: 15 October 2009].

Cleminte, C-I, Ionita, D., Lisa, C, Cristea, M., Mamaliga, I., & Lisa, G.(2022).Evaluation of the Sublimation Process of Some Purine Derivatives: Sublimation Rate, Activation Energy, Mass Transfer Coefficients and Phenomenological Models. Materials, 15, 7376. https://doi.org/10.3390/ma15207376

Domalski, E. S. & Hearing,E. D.(1988). Estimation of the Thermodynamic Properties of Hydrocarbons at 298.15 K. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 17, 1637-1678 (1988) https://doi.org/10.1063/1.555814

Khawam, A., & Flanagan, D. R. (2006). Solid-state kinetic models: Basics and mathematical fundamentals. Journal of Physical Chemistry B, 110(35), 17315–17328. https://doi.org/10.1021/jp062746a

Lielmezs, J., Bennett, F., & McFee, D. (1981). Thermodynamic functions for naphthalene. Thermochimica Acta, 47(3), 287-308. https://doi.org/10.1016/0040-6031(81)80108-6

Luz, J. A. M., Silva, J. M., & Melo, F. C. (2013). Simulation of underground mine ventilation based on Lamé’s curves. 23rd International Mining Congress and Exhibition of Turkey, IMCET 2013, 2, 839–846.

Matsuura, M. (2014).Asymptotic Behaviour of the Maximum Curvature of Lam´e Curves. Journal for Geometry and Graphics, Volume 18 (2014), No. 1, 45–59.

Moreira, B. A. (2010). Obtenção de correlações para a estimativa do coeficiente convectivo de transferência de massa para a geometria esférica a partir da técnica de sublimação do naftaleno. Universidade Federal de Uberlândia.

Tesconi, M., Pikal, M. J., & Yalkowsky X, S. H. (1997). A Method for the Rapid Estimation of Sublimation Rates of Organic Compounds at Standard Temperature and Pressure. Journal of Pharmaceutical Sciences, 86(11), 1299-1302. https://doi.org/10.1021/js9700356

Tesconi, M. S., Morris, R. H., & Yalkowsky, S. H. (1999). A practical method for the estimation of ambient vaporization rates of compounds. Chemosphere, 38(13), 3193-3209. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(98)00508-6

Torres-Gómez, L. A., Barreiro-Rodriguez, G., & Galarza-Mondragón, A. (1988). A new method for the measurement of enthalpies of sublimation using differential scanning calorimetry. Thermochimica Acta, 1988, 229–233, https://doi.org/10.1016/0040-6031(88)87025-4.

Vyazovkin, S., & Wight, C. A. (1997). Kinetics in Solids. Annual Review of Physical Chemistry, 48(1), 125–149. https://doi.org/10.1146/annurev.physchem.48.1.125

Weisstein, E. W. (2020). Superellipsoid. Retrieved January 6, 2020, from From MathWorld--A Wolfram Web Resource website: https://mathworld.wolfram.com/Superellipsoid.htm

Yolcu, H. H. & Gürses, A. (2016). A Demonstration of the Sublimation Process and its Effect on Students’ Conceptual Understanding of the Sublimation Concept. Journal of the Turkish Chemical Society, Section C: Chemical Education. 1, 2, pp: 67–74.

Zhao, H., Unhannanant, P., Hanshaw, W., & Chickos, J. S. (2008). Enthalpies of Vaporization and Vapor Pressures of Some Deuterated Hydrocarbons. Liquid−Vapor Pressure Isotope Effects. Journal of Chemical Engineering Data, 2008, 53, 7, 1545–1556. https://doi.org/10.1021/je800091s

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Publicado

10/01/2023

Cómo citar

SILVEIRA, M. A. de C. W. da .; LUZ, J. A. M. da; GUERRERO VARGAS, J. C. . Experimento sencillo para el modelamiento de la interfase de reacción en la descomposición de sólidos. Research, Society and Development, [S. l.], v. 12, n. 1, p. e25812139805, 2023. DOI: 10.33448/rsd-v12i1.39805. Disponível em: https://www.rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/39805. Acesso em: 18 may. 2024.

Número

Sección

Ingenierías