Poliacrilato de Sodio como Cortafuegos: Proyecto Universitario

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS FÍSICAS
Y QUÍMICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
CÁLCULO IV
PROYECTO DE FIN DE CICLO
TEMA:
“USO DEL POLIACRILATO DE SODIO COMO CORTAFUEGOS EN
INCENDIOS FORESTALES”
AUTORES:
BAZURTO VERA KAROL ANDREA
CEVALLOS CEDEÑO MARÍA INÉS
MENDOZA ZAMBRANO FREDY STEEVEN
MENDOZA VÉLEZ HENRY JHAIR
SUAREZ PAREDES JORDANA ELIZABETH
OSTAÍZA ÁVILA EMMA GABRIELA
VILCACUNDO ALCÍVAR ANLLY MILY
DOCENTE:
ING. IVAN CISNEROS P.
CURSO:
SEXTO “I”
ABRIL 2017-SEPTIEMBRE 2017
TEMA:
USO DEL POLIACRILATO DE SODIO COMO CORTAFUEGOS EN
INCENDIOS FORESTALES
2
ÍNDICE
1.
ANTECEDENTES .............................................................................................................. 4
2.
OBJETIVOS ........................................................................................................................ 5
2.1. OBJETIVO GENERAL .................................................................................................. 5
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................................... 5
3. INTRODUCCIÓN................................................................................................................... 6
4. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................... 7
5. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 8
5.1. POLIACRILATO DE SODIO ........................................................................................ 8
5.2. PROPIEDADES DEL POLIACRILATO DE SODIO ................................................. 8
5.2.1. MONÓMEROS ......................................................................................................... 8
5.2.2. GEL POLIMÉRICO ................................................................................................. 8
5.2.3. MECANISMO ........................................................................................................... 8
5.2.4. IONES CARGADOS................................................................................................. 8
5.2.5. TOXICIDAD DEL POLIACRILATO DE SODIO ................................................ 9
5.3. CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE AGUA ............................................................... 10
5.4. OBTENCIÓN DEL POLIACRILATO DE SODIO.................................................... 11
5.5. APLICACIONES DEL POLIACRILATO DE SODIO ............................................. 11
5.6. INCENDIO FORESTAL ............................................................................................... 12
5.7. ¿POR QUÉ SE PRODUCEN LOS INCENDIOS FORESTALES? .......................... 12
6.
METODOLOGÍA ............................................................................................................. 14
7.
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS .............................................. 15
8.
CONCLUSIONES ............................................................................................................. 18
9.
RECOMENDACIONES ................................................................................................... 19
10. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 20
11. ANEXOS ............................................................................................................................ 21
3
1. ANTECEDENTES
4
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GENERAL

Realizar un estudio sobre el uso del poliacrilato de sodio como material
cortafuegos en incendios forestales.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Medir la relación poliacrilato de sodio agua (p/p) en condiciones estables y en
la nieve artificial.

Establecer la selectividad en la permeabilidad de líquidos y sólidos en la
absorción del material

Ejecutar la respectiva práctica en el laboratorio
5
3. INTRODUCCIÓN
Los incendios forestales en la actualidad son de mucha preocupación ya que se
destruyen cada año millones de hectáreas de los bosques existiendo también pérdida de
suelos fértiles alrededor del mundo, algunos causados por la naturaleza y otros por
descuidos del ser humano; por ende en esta presente investigación se pretende estudiar
al poliacrilato de sodio como cortafuegos en incendios forestales.
Cortafuego es un término amplio, de uso general, hay varios tipos de cortafuego, que
son los naturales, artificiales o creados específicamente para impedir la propagación del
fuego, pero todos tienen algo en común que carecen de combustible o, en algunos casos,
el combustible no está en condiciones de arder. (Gardey, 2014)
El poliacrilato de sodio es un polímero formado por monómeros, este puede
aumentar su volumen hasta mil veces si se agrega agua destilada; debido a sus
cualidades es utilizado en pañales, toallas higiénicas o procesos químicos que requieran
la absorción de agua, y también tiene la singular característica de parecerse a la nieve; si
rompemos un pañal observaremos que hay gran cantidad de algodón, si tocamos el
algodón observaremos unos pequeños sólidos en el interior, se trata del poliacrilato
sódico, que es fácilmente separable del algodón por densidad. (Quimica Explicada,
2010)
Entonces estudiando las propiedades del poliacrilato de sodio y sus usos se puede
encontrar la solución al problema de los incendios forestales, sin la necesidad de
deforestar el área seleccionada como lo hacen los bomberos durante el incendio.
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4. JUSTIFICACIÓN
Es importante el estudio del polímero poliacrilato de sodio un material con gran
capacidad de absorción, el cual puede ser una opción de gran beneficio para la
naturaleza, por ende para la humanidad, como material cortafuegos en incendios
forestales, evitando de esta forma la expansión de deforestación y pérdidas de suelo.
Realizándose esta investigación debido a la contaminación global que está siendo
aumentada cada vez más por los seres humanos.
Para desarrollar este proyecto se contará con los recursos humanos, como la
colaboración y participación de cada integrante del equipo responsable y docente, como
también los recursos económicos que darán solución en los gastos generados por las
actividades inherentes a la investigación.
En el presente trabajo se empleará la técnica de la investigación: bibliográfica y la
observación de equipo que permitirá realizar un análisis del contenido que formará parte
de la teoría que estará en el marco teórico y la consecución de los objetivos propuestos
en esta investigación.
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5. MARCO TEÓRICO
5.1. POLIACRILATO DE SODIO
El poliacrilato de sodio es un polímero formado por monómeros de acrilato de sodio.
Es conocido como un polímero súper absorbente ya que es capaz de absorber grandes
cantidades de agua, prueba de ello es que puede aumentar su volumen hasta mil veces al
entrar en contacto con agua destilada ( QuimiNet, 2011).
5.2. PROPIEDADES DEL POLIACRILATO DE SODIO
5.2.1. MONÓMEROS
El compuesto químico poliacrilato de sodio está compuesto por cadenas de unidades
estructurales las cuales se repiten llamadas monómeros.
5.2.2. GEL POLIMÉRICO
El poliacrilato de sodio cristaliza como un polvo blanco, este puede llegar a absorber
tanta agua como 200 o 300 veces su tamaño seco y se hincha para formar un gel
polimérico.
5.2.3. MECANISMO
El polímero poliacrilato de sodio puede retener grandes cantidades de agua debido a
la presión osmótica, esto quiere decir, el movimiento del agua a través de una
membrana semipermeable; la presión osmótica inducida por la alta concentración de
agua fuera de una molécula de poliacrilato de sodio atrae al agua hacia el centro de la
misma, este continúa absorbiendo el agua hasta que se iguala la presión de la misma
entre el interior y el exterior de la molécula.
5.2.4. IONES CARGADOS
El poliacrilato de sodio se caracteriza por su carga aniónica, es la variedad de
polímeros acrílicos más usada en la industria. (Flint, 20014)
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5.2.5. TOXICIDAD DEL POLIACRILATO DE SODIO
Según la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de los Estados Unidos,
el poliacrilato de sodio, (utilizado en los pañales de bebé) no es un material que pueda
causar ningún daño al bebé o al adulto.
En la ficha de indicaciones se ve que la inhalación de algunas partículas si puede
causar irritación de las vías respiratorias, pero no es considerado de por sí tóxico. Con el
contacto de la piel no es tóxico, ya que al tratarse de un polímero (grandes cadenas
unidas de monómeros), es difícil que pueda ser absorbido por la piel.
El Poliacrilato de Sodio, no es un compuesto químico muy conocido, sin embargo
tiene unas características muy peculiares. Su principal característica es la de absorción
de agua. Además de la retención de líquidos, el Poliacrilato de Sodio es un compuesto
muy extendido para hacer nieve artificial. Comparte esta función con uno de los
productos más utilizados en el hogar como es el Bicarbonato de Sodio.
Además podemos encontrar algunos productos con usos para el hogar de lo más
útiles. En general es normal el uso de productos en el hogar, especialmente por ejemplo
para el cuidado de las plantas y del jardín, los productos utilizados en el abono para
plantas, multitud de productos químicos. También útiles en el hogar estarían también el
ácido oxálico, con el que el óxido no tendrá más misterio y el ácido bórico, que será tu
gran aliado en la lucha contra las cucarachas e insectos. Por otro lado si tienes una
piscina, y necesitas un floculante para tu piscina, sobre todo cuando empieza la época
estival, seguro que vas a necesitar sulfato de aluminio. Los productos químicos son
sustancias que para el jardín, piscina, mantenimiento son indispensables.
Número de CAS: 9003-04-7
Número CE: poli(2-propenoato) de sodio
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Fórmula Hill: (C3H3NaO2)n
Masa Molar: Variable
Densidad: 1.22 g/cm3
5.3. CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE AGUA
La capacidad de absorber agua del Poliacrilato de Sodio se debe a que en su
estructura existen grupos de carboxilatos de sodio, que al entrar en contacto con el agua
desprenden el agua y dejan libres los iones negativos de carboxilo. Estos iones se
repelen, y vuelven a ser sólo estables al absorber moléculas de agua.
Al añadir polvo a las moléculas de agua, puede verse cómo el agua va siendo
absorbida por cada granito de poliacrilato.
Las moléculas de agua se unen a los iones carboxilato del poliacrilato de sodio a
través de enlaces puente de hidrógeno. Muchos metales solubles también tienen
tendencia al intercambio iónico con el sodio a lo largo de la cadena principal del
polímero y son retenidos. Motivo por el cual los poliacrilatos pueden ser utilizados
como agentes secuestrantes en agua dura (CHIRINOS, 2016).
Para volver a estabilizar el compuesto los iones tienen que captar las moléculas de
agua.
Este proceso se llama ósmosis. Para que el poliacrilato de sodio aumente su tamaño
es necesario que entre en contacto con agua, como ya se explicó. Sin embargo,
aumentará más su tamaño si el agua que se le agrega es agua destilada que no contiene
iones. Cuando se le agrega agua que no es destilada aumenta su tamaño, pero en menor
proporción ( QuimiNet, 2011).
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5.4. OBTENCIÓN DEL POLIACRILATO DE SODIO.
El poliacrilato de sodio es un polímero formado por monómeros 𝐶𝐻2 𝐶𝐻(𝐶𝑂2 𝑁𝑎)
inventado por Robert Niles Bashaw, Bobby Leroy Atkins y Billy Gene Harper en el
Basic Research Laboratory de la Dow Chemical Company. Es la sal del ácido
poliacrílico, que se obtendría teóricamente de la neutralización del ácido con NaOH.
(Lima, 2015)
5.5. APLICACIONES DEL POLIACRILATO DE SODIO
Entre las aplicaciones más comunes del poliacrilato de sodio se encuentran:
- Pañales absorbentes
- Toallas sanitarias
- Limpieza de residuos médicos de los hospitales
- Eliminación de agua en algunos combustibles como los utilizados en aviación
- Absorción de agua en fugas
- Aislamiento de centrales eléctricas y cables ópticos que pudieran entrar en contacto
con agua
- Diversos procesos químicos que requieren que se absorba agua
- Producción de nieve artificial
- Acondicionamiento de tierra en jardines para que retenga una mayor cantidad de
agua ( QuimiNet, 2011)
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5.6. INCENDIO FORESTAL
El fuego es una reacción química en cadena con desprendimiento de luz y calor
producidos por la combustión de un cuerpo. (Rubio, 2015)
Se llama Incendio Forestal al fuego que afecta vegetación en bosques, selvas y zonas
áridas o semiáridas y aéreas preferentemente forestales, ya sea por causas naturales o
inducidas, con una ocurrencia y propagación no controlada o programada. Un incendio
forestal puede afectar desde una superficie incipiente hasta miles de hectáreas,
ocasionando diversos efectos al suelo, flora y fauna, así como a los bienes y servicios
como agua disponible en el subsuelo, captura de carbono, emisión de oxígeno,
alimentación, recreación y composición de la biodiversidad, así como, en términos
globales, contribuyen al cambio climático mundial a través de las emisiones. (SEGOB,
2011)
5.7. ¿POR QUÉ SE PRODUCEN LOS INCENDIOS FORESTALES?

Por causas naturales como la caída de rayos o erupciones volcánicas.

Porque hace más calor de lo habitual.

Debido a la falta de lluvias la vegetación se seca y el fuego se propaga
fácilmente.

Por la presencia de vientos fuertes que hacen el fuego se extienda
rápidamente.

Porque concurren tres elementos químicos: oxigeno, calor y combustible que
forman el llamado “triángulo del fuego”.
La mayoría ocurre por descuido del hombre. Por ejemplo, puede provocar un
incendio:

Cuando se lanza una colilla de cigarrillo encendida sobre la vegetación.
12

Cuando no se apaga completamente una fogata.

Cuando se dejan en el bosque objetos de vidrio, que es un elemento
refractario, es decir, con el calor y en contacto con la vegetación seca produce
fuego.

Cuando se escapa el fuego de las quemas agrícolas que realizan los
campesinos para preparar el suelo para los cultivos.

Muchos incendios son provocados por personas irresponsables que juegan
con fuego sin medir el daño que causan a la naturaleza. (Secretaría de Gestión
de Riesgos, 2017)
13
6. METODOLOGÍA
Bibliográfica, experimental y la observación de equipo
14
7. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
Masa Poliacrilato de sodio
Volumen requerido (agua)
Volumen en exceso (agua)
2,03 gr
540 ml
580 ml
Al agregar 540 ml de agua a los 2,03 gr de poliacrilato de sodio esta solución se
encuentra saturada (la relación es 0,0037 gr/ml), sin embargo al añadir 580 ml presenta
demasiado exceso de agua por lo que no puede absorber más el poliacrilato de sodio.
La masa de 2,03 gr del poliacrilato de sodio (MPS) con los 540 ml de agua tiene un
valor másico de 2,175 lb que equivale a 986,5626 gr de solución (masa de poliacrilato
con los 540 ml de agua)
Medir la relación poliacrilato de sodio en la nieve artificial
Se tomaron 120 ml de la solución anterior cuya masa era de 110,38 gr de solución y
se utilizó para apagar las diferentes simulaciones de incendios. La masa final de la
solución que quedo después de apagar los incendios fue de 17,15 gr.
La relación de poliacrilato de sodio en la nieve artificial es 2,03 gr de poliacrilato de
sodio /986,5626 gr de nieve artificial cuya relación p/p es 0,002057 gr de poliacrilato
de sodio/gr de nieve artificial
Volumen del
MPS que apagó el
Tiempo
Combustibles
combustible
incendio
(seg)
Alcohol industrial
20 ml
30 gr
17
Gasolina
20 ml
35,63 gr
61
Diésel
20 ml
27,6 gr
11
Masa del Poliacrilato de Sodio (MPS)
Con los valores observados en la tabla se puede demostrar que un incendio
provocado usando como combustible diésel se apaga con menor cantidad de nieve
artificial que es 27,6 gr, a diferencia de la gasolina que para poder apagar un incendio
15
provocado por este combustible necesita de un mayor valor másico que es de 35,63 gr
eso se debe al poder calorífico que presenta cada combustible.
Medir la relación poliacrilato de sodio agua (p/p) en condiciones estables
Se utilizaron 0,33 gr de poliacrilato de sodio puro, pero se le agregaron 20 ml de
agua (cuya masa de solución fue de 17,89 gr) para que quedara una textura considerable
pero no saturada y que pueda apagar el incendio.
La relación poliacrilato de sodio agua (p/p) en condiciones estables es 0,33 gr de
poliacrilato en 20 ml de agua (20 gr de agua) es 0,0165 gr poliacrilato de sodio/gr
agua
Volumen del
MPS que apagó
Tiempo
Relación
Combustible
combustible
el incendio
(seg)
(gr/gr)
Diésel
20 ml
11,631 gr
21
0,0165
Masa del Poliacrilato de Sodio (MPS)
Al comparar la cantidad de poliacrilato que se necesita para apagar un incendio
usando como combustible diésel, se observa que en condiciones estables se requiere de
11,631 gr de poliacrilato de sodio lo que es menor comparado con la nieve artificial que
es de 27,6 gr por lo que se puede decir que el poliacrilato de sodio funciona mejor en
condiciones estables como material corta fuegos.
Establecer la selectividad en la permeabilidad de líquidos y sólidos en la absorción
del material
Líquidos
Aceite
Volumen
Masa de
Relación
del
poliacrilato de
(gr MPS/ml
líquido
sodio
de líq)
25 ml
8,34 gr
0,3336
OBERVACIONES
El Aceite no absorbe
16
Agua
Oxigenada
Tiene una absorción
20 ml
0,33 gr
0,0165
parcial
Agua
oxigenada
Aun resiste puede
40 ml
0,33 gr
0,00825
Agua
oxigenada
seguir absorbiendo
En estas proporciones
60 ml
0,33 gr
0,0055
se encuentra
sobresaturado
Alcohol
Industrial
20 ml
0,33 gr
0,0165
No absorbe
110°
Gelatina
líquida
Es un coloide, se debe
20 ml
0,33 gr
0,0165
colocar menos
gelatina porque se
sobresaturo
En los sólidos el poliacrilato de sodio no puede absorber, ya que la capacidad que
tiene el poliacrilato de sodio es para absorber grandes cantidades de agua que se debe a
que en su estructura molecular se encuentran grupos de carboxilatos de sodio que, al
entrar en contacto con el agua, desprenden sodio ( QuimiNet, 2011). En el caso del
aceite no lo puede absorber porque su estructura no lo permite; el agua oxigenada tiene
una capacidad de absorción muy lenta, demora un poco más porque se trata de una
solución y absorbe lentamente el agua presente, sin embargo se encuentra saturada entre
la relación de 0,00825 gr MPS/gr de liq y 0,0055 gr MPS/gr de liq.
En el caso del alcohol industrial no absorbe, pero al tener agua se podría tratar de
utilizar para concentrar el alcohol, al absorber el agua que se encuentra presente en él.
La gelatina liquida absorbe de forma más lenta es un coloide y en la relación 0,0165
gr MPS/ ml de líquido se encuentra demasiada cantidad de líquido por lo que los 0,33 gr
de poliacrilato de sodio no pueden seguir absorbiendo y se debe colocar una cantidad
mayor de poliacrilato de sodio para 20 ml o disminuir el volumen de gelatina.
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8. CONCLUSIONES
 Se puede concluir que al existir un incendio donde el combustible utilizado para
provocar la llama es diésel, este se apagara con menor cantidad de nieve
artificial, a diferencia de la gasolina u otros combustibles que necesitan de
mayor cantidad de nieve artificial eso se debe al poder calorífico que presenta
cada combustible. De acuerdo a los resultados obtenidos se concluye que la
cantidad de poliacrilato que se necesita para apagar un incendio funciona mejor
en condiciones estables como material corta fuegos comparado con la nieve
artificial
 Concluimos mencionando que mediante la experimentación realizada
comprobamos que el poder de absorción del poliacrilato de sodio se da de mejor
manera en los líquidos a diferencia de los sólidos, ya que estos últimos se
encuentran formados en su estructura por grupos carboxilados de sodio que al
entrar en contacto con el agua, desprenden sodio.
 Mediante la practica podemos concluir que no todos los líquidos son permisibles
a la hora de absorción con el poliacrilato por ejemplo en el alcohol industrial no
existe poder de absorción pero se puede utilizar para concentrar el alcohol, al
absorber el agua que se encuentra presente en él, en el caso del aceite no lo
puede absorber porque su estructura no lo permite, el agua oxigenada tarda más
en absorber por ser una solución donde encontramos en mayor proporción agua
y en menor proporción otros componentes, otro ejemplo claro es la gelatina que
por ser un coloide su absorción es lenta.
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9. RECOMENDACIONES
 Es recomendable el uso de mandil y guantes para una correcta manipulación de
los reactivos y evitar algún tipo de incidente, también es indispensable el uso de
mascarilla ya que al obtener el poliacrilato de sodio en los pañales absorbentes
podemos inhalar algunas partículas y esto puede causar irritación de las vías
respiratorias, pero no es considerado de por sí tóxico.
 Es recomendable agregar cantidad suficiente de agua al poliacrilato de sodio
para que la solución se encuentre saturada y presente una consistencia óptima
como material corta fuegos, de lo contrario si excedemos la cantidad de agua no
se podrá absorber favorablemte el poliacrilato de sodio.
 Tomar en cuenta las variables que pueden afectar el resultado de la práctica
como la temperatura del medio, la concentración de los reactivos entre otras
variables. También se recomienda mantener una balanza calibrada antes de su
uso para una correcta medición de parámetros y obtener lecturas en el peso
adecuado. El control de cada instrumento debe ser lo más preciso posible para
obtener resultados mucho más confiables.
19
10. BIBLIOGRAFÍA
QuimiNet. (26 de Octubre de 2011). La absorbencia del poliacrilato de sodio. Obtenido
de QuimiNet: https://www.quiminet.com/articulos/la-absorbencia-delpoliacrilato-de-sodio-2603427.htm
CHIRINOS, L. (08 de Julio de 2016). Poliacrilato de Sodio. Obtenido de
http://www.poliacrilatodesodio.com/
Flint, D. (20014). ehow en espanol. Obtenido de
http://www.ehowenespanol.com/propiedades-del-poliacrilato-sodiohechos_347902/
Gardey, J. P. (2014). Obtenido de http://definicion.de/cortafuegos/
Lima, E. E. (15 de octubre de 2015). Obtenido de
https://issuu.com/estebanecheverrylima/docs/presentaci__n1.pptx
Quimica Explicada. (17 de Junio de 2010). Obtenido de
http://quimicaorganicaexplicada.com/poliacrilato-de-sodio-nieve-artificial/
Rubio, L. (2 de Febrero de 2015). Incendios Forestales. Obtenido de
http://incendios.semadet.jalisco.gob.mx/conceptos
Secretaría de Gestión de Riesgos. (2017). Obtenido de
http://www.gestionderiesgos.gob.ec/incendios-forestales/
SEGOB. (31 de Enero de 2011). Obtenido de
http://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5176185&fecha=31/01/2011
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11. ANEXOS
Ilustración 1 Obteniendo el poliacrilato de sodio de los pañales
Ilustración 2 Proceso para obtener el poliacrilato de sodio que se encuentra en los
pañales
21
Ilustración 3 Combustibles para simular los incendios, gasolina, diésel y alcohol
industrial 110°
Ilustración 4 Masa de poliacrilato de sodio
Ilustración 5 Pesando el poliacrilato de sodio
22
Ilustración 6 Nieve artificial
Ilustración 7 Tomando 120 ml de la nieve superficial para apagar los incendios
23
Ilustración 8 Agregando el Combustible para producir un incendio
Ilustración 9 Simulación de un incendio usando como cortafuegos poliacrilato de sodio
Ilustración 10 Midiendo el grado del alcohol industrial
24
Ilustración 11 Calentando la gelatina para realizar la prueba de absorción de líquidos
Ilustración 12 Realizando la prueba de absorción en líquidos y sólidos
25
USO DEL POLIACRILATO DE SODIO COMO CORTAFUEGOS
EN
INCENDIOS FORESTALES
Bazurto Vera Karol Andrea
Cevallos Cedeño María Inés
Mendoza Freddy
Mendoza Vélez Henry Jhair
Suarez Paredes Jordana Elizabeth
Ostaiza Ávila Emma Gabriela
Vilcacundo Alcívar Anlly Mily
Universidad Técnica de Manabí, Facultad de Matemáticas Físicas y Químicas,
Departamento de Ingeniería Química, Portoviejo – Ecuador
Introducción
El poliacrilato de sodio es un polímero formado por monómeros de acrilato de sodio.
Es conocido como un polímero súper absorbente, la capacidad que tiene el poliacrilato
de sodio para absorber grandes cantidades de agua se debe a que en su estructura
molecular se encuentran grupos de carboxilatos de sodio que, al entrar en contacto con
el agua, desprenden sodio. Al desprenderse el sodio se liberan iones negativos de
carboxilo que se repelen. El efecto que esto tiene es que se estira la cadena principal y
se aumenta el volumen del poliacrilato de sodio. (Quimica Explicada, 2010)
Objetivos
-
Medir la relación poliacrilato de sodio agua (p/p) en condiciones estables y en
la nieve artificial.
-
Establecer la selectividad en la permeabilidad de líquidos y sólidos en la
absorción del material
-
Ejecutar la respectiva práctica en el laboratorio
26
Parte Experimental
-
-
Materiales y Equipos
-
Poliacrilato de sodio (Obtenido de pañales)
-
Agua
-
Aceite
-
Gasolina
-
Diésel
-
Alcohol industrial al 110%
-
Peróxido de Hidrogeno 3%
-
Gelatina Tony
-
Balanza
-
Placa calefactora
-
Crisoles
-
Luna de vidrio
-
Vasos de precipitación de 500ml y 250 ml
-
Pipeta
-
Procedimiento
Procedemos a retirar el poliacrilato de sodio el cual obtuvimos del interior de los
pañales
-
Pesamos el poliacrilato de sodio y lo utilizamos para determinar el volumen de agua
que podía absorber antes de sobresaturarse
-
Utilizamos el poliacrilato de sodio con agua para determinar el tiempo con el que
puede apagar diferentes combustibles
-
Colocar poliacrilato de sodio en iguales medidas en diferentes vasos de precipitación
y determinar su absorbancia en diferentes sustancias, determinando cuales absorbe
rápidamente, en cuales el proceso es lento y en cuales no absorbe
27
-
Diseño del Experimento
Las variables que fueron consideradas para esta experimentación están relacionadas
directamente con las características que presentan los líquidos, como la viscosidad, el
poder calorífico, y otras variables como el volumen, y la temperatura a la cual debían
ser sometidos éstos para tener un grado de confianza considerable a la hora de tener
resultados parciales y totales.
El experimento lo realizamos 7 veces.
Las tres primeras veces lo que queríamos conseguir era simular un incendio con 3
combustibles distintos: alcohol industrial, diésel y gasolina. Se procedió a prender una
llama usando los combustibles mencionados anteriormente y luego con la nieve
artificial que ya se había preparado procedimos a apagar dicha llama, considerando la
cantidad de nieve que se gastó para luego hacer una relación con la cantidad inicial que
se preparó. El mismo procedimiento lo repetimos en los 3 combustibles.
Las otras 4 experimentaciones fueron con gelatina liquida, agua oxigenada,
nuevamente con alcohol industrial y aceite de cocina, lo que quisimos identificar era el
poder de absorción de cada uno de estos materiales junto con el poliacrilato.
Se determinó que no existe absorción en sólidos o es bastante lento.
Resultados y Discusión
Masa Poliacrilato de sodio
Volumen requerido (agua)
Volumen en exceso (agua)
2,03 gr
540 ml
580 ml
Al agregar 540 ml de agua a los 2,03 gr de poliacrilato de sodio esta solución se
encuentra saturada (la relación es 0,0037 gr/ml), sin embargo al añadir 580 ml presenta
demasiado exceso de agua por lo que no puede absorber más el poliacrilato de sodio.
28
La masa de 2,03 gr del poliacrilato de sodio (MPS) con los 540 ml de agua tiene un
valor másico de 2,175 lb que equivale a 986,5626 gr de solución (masa de poliacrilato
con los 540 ml de agua)
Medir la relación poliacrilato de sodio en la nieve artificial
Se tomaron 120 ml de la solución anterior cuya masa era de 110,38 gr de solución y
se utilizó para apagar las diferentes simulaciones de incendios. La masa final de la
solución que quedo después de apagar los incendios fue de 17,15 gr.
La relación de poliacrilato de sodio en la nieve artificial es 2,03 gr de poliacrilato de
sodio /986,5626 gr de nieve artificial cuya relación p/p es 0,002057 gr de poliacrilato
de sodio/gr de nieve artificial
Volumen del
MPS que apagó el
Tiempo
Combustibles
combustible
incendio
(seg)
Alcohol industrial
20 ml
30 gr
17
Gasolina
20 ml
35,63 gr
61
Diésel
20 ml
27,6 gr
11
Masa del Poliacrilato de Sodio (MPS)
Con los valores observados en la tabla se puede demostrar que un incendio
provocado usando como combustible diésel se apaga con menor cantidad de nieve
artificial que es 27,6 gr, a diferencia de la gasolina que para poder apagar un incendio
provocado por este combustible necesita de un mayor valor másico que es de 35,63 gr
eso se debe al poder calorífico que presenta cada combustible.
Medir la relación poliacrilato de sodio agua (p/p) en condiciones estables
Se utilizaron 0,33 gr de poliacrilato de sodio puro, pero se le agregaron 20 ml de
agua (cuya masa de solución fue de 17,89 gr) para que quedara una textura considerable
pero no saturada y que pueda apagar el incendio.
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La relación poliacrilato de sodio agua (p/p) en condiciones estables es 0,33 gr de
poliacrilato en 20 ml de agua (20 gr de agua) es 0,0165 gr poliacrilato de sodio/gr
agua
Volumen del
MPS que apagó
Tiempo
Relación
Combustible
combustible
el incendio
(seg)
(gr/gr)
Diésel
20 ml
11,631 gr
21
0,0165
Masa del Poliacrilato de Sodio (MPS)
Al comparar la cantidad de poliacrilato que se necesita para apagar un incendio
usando como combustible diésel, se observa que en condiciones estables se requiere de
11,631 gr de poliacrilato de sodio lo que es menor comparado con la nieve artificial que
es de 27,6 gr por lo que se puede decir que el poliacrilato de sodio funciona mejor en
condiciones estables como material corta fuegos.
Establecer la selectividad en la permeabilidad de líquidos y sólidos en la absorción
del material
Líquidos
Aceite
Volumen
Masa de
Relación
del
poliacrilato de
(gr MPS/ml
líquido
sodio
de líq)
25 ml
8,34 gr
0,3336
Agua
Oxigenada
20 ml
0,33 gr
0,0165
parcial
Aun resiste puede
40 ml
0,33 gr
0,00825
Agua
oxigenada
El Aceite no absorbe
Tiene una absorción
Agua
oxigenada
OBERVACIONES
seguir absorbiendo
En esta proporciones
60 ml
0,33 gr
0,0055
se encuentra
sobresaturado
Alcohol
Industrial
20 ml
0,33 gr
0,0165
No absorbe
110°
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Gelatina
líquida
Es un coloide, se debe
20 ml
0,33 gr
0,0165
colocar menos
gelatina porque se
sobresaturo
En los sólidos el poliacrilato de sodio no puede absorber, ya que la capacidad que
tiene el poliacrilato de sodio es para absorber grandes cantidades de agua que se debe a
que en su estructura molecular se encuentran grupos de carboxilatos de sodio que, al
entrar en contacto con el agua, desprenden sodio ( QuimiNet, 2011). En el caso del
aceite no lo puede absorber porque su estructura no lo permite; el agua oxigenada tiene
una capacidad de absorción muy lenta, demora un poco más porque se trata de una
solución y absorbe lentamente el agua presente, sin embargo se encuentra saturada entre
la relación de 0,00825 gr MPS/gr de liq y 0,0055 gr MPS/gr de liq.
En el caso del alcohol industrial no absorbe, pero al tener agua se podría tratar de
utilizar para concentrar el alcohol, al absorber el agua que se encuentra presente en él.
La gelatina liquida absorbe de forma más lenta es un coloide y en la relación 0,0165
gr MPS/ ml de líquido se encuentra demasiada cantidad de líquido por lo que los 0,33 gr
de poliacrilato de sodio no pueden seguir absorbiendo y se debe colocar una cantidad
mayor de poliacrilato de sodio para 20 ml o disminuir el volumen de gelatina.
Conclusiones
 Se puede concluir que al existir un incendio donde el combustible utilizado para
provocar la llama es diésel, este se apagara con menor cantidad de nieve, a
diferencia de la gasolina u otros combustibles que necesitan de mayor cantidad
de nieve artificial eso se debe al poder calorífico que presenta cada combustible.
 No todos los líquidos son permisibles a la hora de absorción con el poliacrilato
por ejemplo en el alcohol industrial no existe poder de absorción pero se puede
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utilizar para concentrar el alcohol, al absorber el agua que se encuentra presente
en él, en el caso del aceite no lo puede absorber porque su estructura no lo
permite, el agua oxigenada tarda más en absorber por ser una solución donde
encontramos en mayor proporción agua y en menor proporción otros
componentes, otro ejemplo claro es la gelatina que por ser un coloide su
absorción es lenta.
 Realizar los experimentos de forma práctica nos ayuda a observar y entender
mejor lo que ocurre en el momento de la absorción ya que algunos líquidos son
más lentos u otros son más rápidos al momento de ser absorbidos por el
poliacrilato de sodio; la practica también nos permite comprender mejor el
tiempo y la cantidad de poliacrilato de sodio o nieve superficial que se necesita
para apagar los diferentes incendios provocados por diferentes combustibles.
Bibliografía
Quimica Explicada. (17 de Junio de 2010). Obtenido de
http://quimicaorganicaexplicada.com/poliacrilato-de-sodio-nieve-artificial/
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Poster
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