BALANCE DE MATERIA EN UN PROCESO DE DILUCIÓN

Transcripción

1 BALANCE DE MATERIA EN UN PROCESO DE DILUCIÓN 1. PROBLEMA A partir del balance de materia determinar la ecuación que represente el proceso de dilución de Monoetilenglicol (MEG) concentrado. De la ecuación de balance deducir la ecuación que permita predecir con la mayor exactitud en qué tiempo al concentración del MEG en agua es del 30%. 2. PARTE EXPERIMENTAL 2. 1 Medidas de higiene y seguridad Evitar la ingestión y contacto con la piel de la solución de MEG Evitar derrames en elementos e instalaciones eléctricas Dejar el área de trabajo limpia y ordenada Usar bata y lentes de protección 2.2 Materiales Cronómetro 13 Jeringas 2 Refractómetro (ATAGO Nuevo y Refractómetro ABBE) 2 Mangueras para refractómetro 2 Probeta de 100 ml Extensión eléctrica 1 agitador magnético Dos cubetas de 10 L Franela Jabón 2.3 Sustancias Monoetilenglicol (MEG) concentrado Agua de la llave 2.4 Servicios Auxiliares

2 Corriente eléctrica. 2.5 Descripción del equipo Tanque de alimentación de agua (1). Control para velocidad de flujo constante fija en la posición 4, (2). Bomba dosificadora (3). Mezclador (4). Parrilla de agitación magnética (5). Línea de corriente de flujo de agua (6). Línea de corriente de salida del mezclador (7). Línea para medición de flujo de corriente de salida (8) uno de descarga en donde se almacenan los residuos (11), una Probeta de alimentación (1) y una de descarga (8). 2.6 Fotografía del equipo Experimental 6 Línea alimentación agua 7. Salida corriente diluida 1. T-Agua 5. Parrilla reguladora agitación 4. Mezclador con soln. Concentrada MEG MEG 3. Bomba 2. Control de velocidad de flujo fijo de agua 1. Multicontacto 8. Medición de flujo de salida Tanque receptor de corriente diluida. 3. ACTIVIDADES PREVIAS A LA EXPERIMENTACIÓN. 1. Leer todo el contenido del experimento. 2. Con base en todo el contenido, elaborar en la Bitácora el diagrama de flujo del proceso, utilizando la simbología de procesos químicos; sobre el diagrama, delimitar el sistema bajo estudio utilizando línea punteada. 3. Con base en el desarrollo experimental, identificar las variables del proceso que permanecen constantes y las que varían en este proceso. Describir el tipo de proceso: abierto, cerrado, con reacción, tipo de régimen, etc.

3 4. Escribir el enunciado general de Balance de Materia, aplicarlo al sistema bajo estudio, escribir cómo se simplifica el Balance General para este proceso. 5. Para la dilución del MEG, plantear la ecuación del balance parcial de éste componente, 6. Si se tienen valores de % en masa, a partir de la medición del Índice de Refracción, escribir la ecuación para transformar y obtener unidades de concentración (gmeg/ml), mostrar la congruencia de unidades 7. Describir cómo es la Concentración de MEG en el mezclador. (Tabla 3) 8. Realizar paso a paso la solución algebraica de las ecuaciones hasta llegar a la ecuación que permita predecir en qué tiempo se logra una concentración solicitada. NOMENCLATURA (Para el planteamiento de las ecuaciones de balance de materia) E = Flujo volumétrico de agua en la entada del mezclador (ml/min.) S = Flujo volumétrico de agua en la salida del mezclador (ml min.) A = Acumulación en el mezclador (g/min.) V M = Volumen de mezcla en el mezclador (ml) C MEG = Concentración de MEG a la salida (g de MEG /ml de mezcla) 4. ACTIVIDADES PARA EL DESARROLLO EXPERIMENTAL Preparación del equipo: 1. Activar el multicontacto eléctrico (1). 2. Verificar que no exista líquido en el mezclador, de ser así, vaciarlo al contenedor de residuos. 3. Llenar a ¾ de su capacidad el tanque A (1) con agua. 4. Con la perilla del controlador de velocidad de flujo (2), fijar el flujo para alimentación de agua en la posición No Colocar la barra magnética de agitación en el mezclador. Llenar una probeta de 1L con MEG concentrado, depositar inicialmente 700 ml de MEG en el mezclador (4), iniciar la agitación, verificar que logra la mejor velocidad de agitación para un buen mezclado, continuar con la adición del MEG concentrado midiendo con exactitud el volumen hasta que inicie el derrame, anotar en al bitácora la cantidad de MEG colocado en el mezclador, (Vm). Preparación para la toma de muestras en diferentes intervalos de tiempo 1. Alimentar agua al mezclador activando la bomba en la velocidad constante. 2. Cuando el agua entre al mezclador, con una jeringa, tomar inmediatamente un volumen de aproximadamente 0.5 ml de la de la solución inicial, dentro del mezclador cercano a la salida (para el tiempo cero), observar cómo entra y se mezcla el flujo de agua (6), cuando inicie el derrame de la solución activar el cronómetro y cada minuto continuar con la toma de muestras de aproximadamente 2 ml, siempre en el mismo lugar que el inicial, dentro del mezclador cercano a la salida, durante12 minutos.

4 3. Determinar la composición de cada muestra con el uso del refractómetro, anotar los resultados en la Tabla 1. Tabla 1. Composición de las muestras (min) IR % en masa 0.0 (Composición inicial) Medición del flujo volumétrico en el mezclador 1. Con el cronómetro medir el tiempo para recabar aproximadamente 30 ml en la probeta de 100 ml, de solución diluida determinar el flujo volumétrico. 2. Determinar de 5 valores con la mayor exactitud y en la Tabla 2. Tabla 2. Medición del flujo de salida V (ml) (s) V / ( ml / s) V / ( ml / s) 1 Promedio

5 Valores de concentración (gmeg/ml) para cada tiempo. Tabla 3 Tabla 3 (Fracción masa) Masa de Tiempo X Concentración MEG Masa MEG agua (min.) MEG (g/ml) (g.) (g.) ANALISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES 1. Con los datos experimentales de la Tabla 3 hacer una gráfica de la concentración de MEG-vs. Tiempo, en esa misma graficar los valores teóricos con la ecuación de balance para cada tiempo. 2. Determinar el error experimental en cada tiempo. Paro del equipo: 1. Desactivar la bomba. desactivar el multicontacto de la corriente eléctrica 2. Depositar la solución diluida en el contenedor de residuos. 3. Dejar vacíos el mezclador y el tanque de agua. 4. Dejar limpia y ordenada el área de trabajo, lavar el material y entregarlo seco y en buen estado al almacén

6 5. BIBLIOGRAFÍA Valiente B. A. y Stivalet C. R., Problemas de Balances de Materia, Alhambra Mexicana, Andersen L. B. and Wenzel L. A., Introduction to Chemical Engineering, McGraw- Hill, N. Y AUTOR: I.Q. GENOVEVO SILVA MODIFICADO: I.Q. LUCILA MÉNDEZ FEBRERO 2014