Diseño y construcción de una celda electrolítica tipo vórtice de laboratorio para la obtención de polvos de cobre

Abstract

El presente proyecto tuvo como objetivo diseñar y construir una celda electrolítica tipo vórtice de laboratorio para la obtención de polvos de cobre, con el fin de fortalecer las capacidades de enseñanza e investigación en la Escuela Profesional de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco. Se empleó un diseño de ingeniería no experimental que integró principios de electroquímica, dinámica de fluidos y selección de materiales. Los componentes principales incluyeron un ánodo tubular de cobre T2, un cátodo cilíndrico de acero inoxidable AISI 304, una carcasa de polimetilmetacrilato, una boquilla helicoidal impresa en ABS para inducir el flujo vorticial, una bomba de diafragma y una fuente de alimentación de corriente continua variable. Los materiales se seleccionaron por su resistencia a la corrosión en soluciones de sulfato de cobre y ácido sulfúrico. Los parámetros operativos se definieron mediante cálculos basados en la Ley de Faraday, la ecuación de Nernst, la Ley de Ohm y antecedentes bibliográficos, estableciendo una intensidad de corriente de 10 A, un potencial de 2,56 V, una concentración de electrolito de 10 g Cu/L y un caudal de 9,5 L/min. Tras la construcción y las pruebas de operatividad, se obtuvieron depósitos de cobre en forma de polvo sobre el cátodo, confirmando que el diseño y los cálculos realizados permitieron generar un vórtice estable y lograr la electrodeposición. Se concluye que la celda electrolítica tipo vórtice construida cumple con su propósito académico, proporcionando una herramienta funcional para futuros estudios en electrometalurgia y pulvimetalurgia.