UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA

“DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO”

Grupo: 4

1. OBJETIVO
Comprender el significado y uso de los diagramas de equilibrio en Ingeniería, así como su elaboración.
2. INTRODUCCIÓN
En el presente reporte abordaremos el tema sobre diagramas de equilibrio, la regla de Fases de Gibbs y la regla de la Palanca. Usando naftalina y naftol en diferentes concentraciones para armar el diagrama de equilibrio.
Los diagramas de equilibrio son graficas que representan las fases y estado en que pueden estar diferentes concentraciones de materiales que forma una aleación a distintas temperaturas. Las variables que intervienen son la presión, la temperatura.

La regla de la palanca la utilizamos para obtener el porcentaje de sólido y líquido puede ser calculado usando las siguientes ecuaciones, que constituyen la regla de la palanca:
% peso de la fase sólida peso de la fase líquida

Donde wo es el porcentaje en peso del elemento B en el sistema.
La regla de Gibbs nos define los grados de libertad que posee el sistema dependiendo del tipo de variables que consideremos. Establece la siguienterelación
F = C - P + 2
Donde F = número de grados de libertad; C = número de componentes; P = número de fases presentes; y 2 = es el número de variables de estado del sistema (temperatura y presión)
3. MATERIAL Y EQUIPO

*
* 6 Tubos de ensaye
* 3 Pinzas para tubo de ensaye
* 3 Soportes Universales
* 3 Termómetros
* Sobres de Naftalina y β-Naftol en diferentes concentraciones
* 3 Lamparas de Alcohol
* Cronómetro

4. DESARROLLO

1) Se dividira en equipos para los tres tipos de muestras, a cada equipo se le asignara dos probetas, una lampara de alcohol, un cronometro, pinzas y un soporte universal.

2) Se prepararan los tubos, una vez montados en el soporte, calentandoles para liberar la humedad que se tenga, con ello se pretende tener el 100% de la mezcla usada para el experimento.

3) Se le introduciran a las probetas 1 de las dos mezclas dadas, el mechero seguira calentando hasta ver que excede un gradiente de 160 para empezar el conteo, así, el punto de partida sera el descenso a partir de 160° tomando medidas cada 15 segundos.

4) Tomar nota de en qué tiempo se visualizan cambios de estados, teniendo cuidado de no “cucharear” las mediciones para tener los resultados esperados.

5) Tomados los datos en tablas, realizar el graficado correspondiente a las concentraciones tomadas, con ellos se pretende obtener el diagrama de equilibrio.

6) Analizar losresultados obtenidos y realizar las conclusiones pertinentes.

5. RESULTADOS

6.1 Tabla de datos

Tabla de resultados para una concentración de naftalina 100%

Tiempo [s] | Temperatura [°C] |
0 | 160 |
15 | 150 |
30 | 144 |
45 | 136 |
60 | 130 |
75 | 126 |
90 | 126 |
105 | 122 |
120 | 119 |
135 | 116 |
150 | 112 |
165 | 108 |
180 | 104 |
195 | 101 |
210 | 98 |
225 | 95 |
240 | 89 |
255 | 87 |
270 | 84 |
285 | 83 |
300 | 82 |
315 | 81 |
330 | 81 |
345 | 81 |
360 | 81 |
375 | 81 |
390 | 81 |
405 | 81 |
420 | 80 |
435 | 80 |
450 | 80 |
465 | 80 |
480 | 80 |
495 | 80 |
510 | 80 |
525 | 80 |
540 | 80 |
555 | 80 |
570 | 80 |
585 | 80 |
600 | 80 |
615 | 80 |
630 | 80 |
645 | 80 |
660 | 80 |
675 | 80 |
690 | 80 |
705 | 80 |
720 | 80 |
735 | 79 |
750 | 78 |
765 | 76 |
780 | 73 |
795 | 69 |
810 | 66 |
825 | 64 |
840 | 62 |
855 | 60.5 |
870 | 59 |
885 | 58 |
900 | 56 |
915 | 55 |
930 | 53 |
945 | 52 |
960 | 51 |
975 | 50 |

Tabla de resultados para una concentración de naftalina 80% y 20% de Naftol

Tiempo [s] | Temperatura [°C] |
0 | 160 |
15 | 158 |
30 | 144 |
45 | 140 |
60 | 134 |
75 | 130 |
90 | 124 |
105 | 122 |
120 | 116 |
135 | 110 |
150 | 107 |
165 | 103 |
180 | 100 |
195 | 96 |
210 | 93 |
225 | 91 |
240 | 89 |
255 | 88 |
270 | 88 |
285 | 88|
300 | 88 |
315 | 88 |
330 | 87.5 |
345 | 87.5 |
360 | 87.5 |
375 | 87.5 |
390 | 87 |
405 | 87 |
420 | 87 |
435 | 87 |
450 | 86.5 |
465 | 86.5 |
480 | 86 |
495 | 86 |
510 | 85.5 |
525 | 85 |
540 | 84 |
555 | 83.5 |
570 | 82.5 |
585 | 82 |
600 | 81 |
615 | 80 |
630 | 79 |
645 | 77 |
660 | 75 |
675 | 73 |
690 | 70 |
705 | 68 |
720 | 66 |
735 | 64 |
750 | 62 |
765 | 61 |
780 | 59 |
795 | 58 |
810 | 56 |
825 | 55 |
840 | 54 |
855 | 53 |
870 | 52 |
885 | 50 |

Tabla de resultados para una concentración de naftalina 60% y 40% de Naftol

Tiempo [s] | Temperatura [°C] |
0 | 160 |
15 | 154 |
30 | 148 |
45 | 141 |
60 | 136.5 |
75 | 132 |
90 | 126.5 |
105 | 121.3 |
120 | 110 |
135 | 110 |
150 | 108.5 |
165 | 104.5 |
180 | 102 |
195 | 99.5 |
210 | 97.5 |
225 | 96 |
240 | 95.5 |
255 | 95 |
270 | 95 |
285 | 94.8 |
300 | 94.5 |
315 | 94 |
330 | 93.7 |
345 | 93 |
360 | 92.5 |
375 | 92 |
390 | 91 |
405 | 90.5 |
420 | 90 |
435 | 89.5 |
450 | 88.5 |
465 | 87.5 |
480 | 87 |
495 | 86.5 |
510 | 85.5 |
525 | 85 |
540 | 84 |
555 | 83 |
570 | 82 |
585 | 81 |
600 | 80 |
615 | 79 |
630 | 78 |
645 | 76 |
660 | 74.5 |
675 | 73.5 |
690 | 71 |
705 | 69.5 |
720 | 67.5 |
735 | 65.5 |
750 | 64 |
765 | 62.5 |
780 | 60.5 |
795 | 59.5 |
810 | 57.5 |
825 | 56 |
840 | 55|
855 | 53.5 |
870 | 52.5 |
885 | 51.5 |
900 | 50 |

Tabla de resultados para una concentración de naftalina 40% y 60% de Naftol


Tiempo [s] | Temperatura [°C] |
0 | 160 |
15 | 154 |
30 | 147 |
45 | 145 |
60 | 137 |
75 | 134 |
90 | 129 |
105 | 125 |
120 | 120 |
135 | 116 |
150 | 112 |
165 | 110 |
180 | 108 |
195 | 107 |
210 | 106 |
225 | 105 |
240 | 104.5 |
255 | 104 |
270 | 104 |
285 | 104 |
300 | 103.5 |
315 | 103 |
330 | 102.1 |
345 | 102 |
360 | 101.5 |
375 | 101 |
390 | 100.1 |
405 | 100 |
420 | 99 |
435 | 98 |
450 | 97 |
465 | 96 |
480 | 94.8 |
495 | 93 |
510 | 93 |
525 | 91 |
540 | 89 |
555 | 87 |
570 | 85.3 |
585 | 84 |
600 | 82 |
615 | 80 |
630 | 78.5 |
645 | 76 |
660 | 74 |
675 | 72.3 |
690 | 71.5 |
705 | 69 |
720 | 67 |
735 | 65.5 |
750 | 64 |
765 | 62 |
780 | 60.5 |
795 | 59 |
810 | 58 |
825 | 56.4 |
840 | 55.3 |
855 | 54 |
870 | 53 |
885 | 52 |
900 | 50 |

Tabla de resultados para una concentración de naftalina 20% y 80% de Naftol

Tiempo [s] | Temperatura [°C] |
0 | 160 |
15 | 153 |
30 | 147 |
45 | 144 |
60 | 140 |
75 | 137 |
90 | 132 |
105 | 128 |
120 | 122 |
135 | 119 |
150 | 117 |
165 | 116 |
180 | 115 |
195 | 114 |
210 | 113 |
225 | 112 |
240 | 112 |
255 | 112 |
270 | 111.5 |
285 | 111.5 |
300 | 111 |
315 | 110.5 |
330 | 110|
345 | 109.5 |
360 | 108.5 |
375 | 107 |
390 | 106 |
405 | 104 |
420 | 102 |
435 | 99.5 |
450 | 97 |
465 | 94 |
480 | 91 |
495 | 88.5 |
510 | 86 |
525 | 84 |
540 | 82 |
555 | 79.5 |
570 | 77 |
585 | 75 |
600 | 73 |
615 | 71 |
630 | 70 |
645 | 68 |
660 | 66 |
675 | 64.5 |
690 | 63 |
705 | 61.5 |
720 | 60 |
735 | 59 |
750 | 57.5 |
765 | 56.5 |
780 | 55 |

Tabla de resultados para una concentración de naftalina 0% y 100% de Naftol

Tiempo [s] | Temperatura [°C] |
0 | 160 |
15 | 152 |
30 | 152 |
45 | 145 |
60 | 137 |
75 | 133 |
90 | 131 |
105 | 127 |
120 | 125 |
135 | 124 |
150 | 122 |
165 | 121 |
180 | 121 |
195 | 121 |
210 | 120 |
225 | 120 |
240 | 120 |
255 | 120 |
270 | 120 |
285 | 120 |
300 | 120 |
315 | 120 |
330 | 120 |
345 | 119 |
360 | 116 |
375 | 113 |
390 | 108 |
405 | 104 |
420 | 99 |
435 | 91 |
450 | 88 |
465 | 86 |
480 | 83 |
495 | 80 |
510 | 79 |
525 | 76 |
540 | 75 |
555 | 73 |
570 | 71 |
585 | 69 |
600 | 68 |
615 | 66 |
630 | 65 |
645 | 64 |
660 | 62 |
675 | 62 |
690 | 61 |
705 | 60 |
720 | 59 |
735 | 58 |
750 | 57 |
765 | 56 |
780 | 55 |
795 | 54 |
810 | 53 |
825 | 52 |
840 | 51 |
855 | 50 |

6.2 Grafica de datos para las concentraciones

5.3 ANALISIS DE RESULTADOS

6. CONCLUSIONES
Pudimos observar que dependiendo dela cantidad de naftalina y naftol que se encontraban concentrados en la mezcla, variaba la velocidad de “descenso” de la temperatura. Esto se debe a que su composición y estructura química es diferente y por tanto sus propiedades físicas varían. Por ejemplo, el punto de fusión del naftol se encuentra en los 122°C mientras que el de la naftalina es a 79.85 °C, pero combinando ambos elementos se pueden tener comportamientos diferentes. Por ello, elaborar un diagrama de equilibrio binario resulta útil para conocer la cantidad de naftalina y naftol que se encuentran en diferentes fases en la mezcla durante el proceso de calentamiento. Esto es útil también para aleaciones metalicas, que es lo que nos interesa en Ingeniería de Materiales y predecir el comportamiento de aceros y otras aleaciones.
Gilberto Cocoletzi Cabrera

REFERENCIAS
* https://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/materiales/diagramas_de_equilibrio.swf
* https://joule.qfa.uam.es/beta-2.0/temario/tema5/tema5.php
* https://www.olympuspedia.net/attachments/File/tecmat/TEMAS_DIAGRAMA_FASES.pdf
* https://www.uam.es/docencia/labvfmat//labvfmat/practicas/practica1/palanca_archivos/palanca.htm
* https://ocw.uc3m.es/ciencia-e-oin/tecnologia-de-materiales-industriales/material-de-clase-1/Tema5-Diagramas_de_fase-final.pdf
* https://translate.google.com.mx/translate?hl=es&langpair=en|es&u=https://www.phasediagram.dk/invariant_points.htm
*