trabajo de elizabeth para entregar

8/16/2019 Trabajo de Elizabeth Para Entregar

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Universidad Autónoma de Santo Domingo

Facultad de Ingeniería y Arquitectura

Escuela de Ingeniería Química

Laboratorio de Oeraciones Unitarias II

Asignatura

Ing! Eli"abet# $e%ía

&ro'esora

(esumen de r)cticas de laboratorio

*ema

Santiago Alc)ntara

+ac#iller

,--.,/00.$atricula

S)bado /- de abril de .-,1

Fec#a

Santo Domingo de 2u"m)n3 D!4!



Introducción



Las operaciones unitarias son las operaciones básicas de la ingeniería química,que mejor forma de conocerlas que en un laboratorio y verlas en acción. Elingeniero químico debe tener una buena destreza a la ora de desarrollar su

trabajo, destreza que solo se adquiere con e!periencia y e!perimentación. Lae!perimentación en el laboratorio nos permite desarrollar y adquirir conocimientos acerca de los equipos, su funcionamiento y aplicacionesindustriales.

Destilación



La destilación es una operación unitaria, de transferencia de masa, es la másutilizada en ingeniería química " que consiste en separar dos o máscomponentes de una mezcla química aprovecando las diferencias en suspresiones de vapor. La mezcla líquida en su punto de ebullición desprenderávapores más ricos en componentes volátiles en el líquido.

El objetivo se centra en la separación de una mezcla para obtenercomponentes específicos de la mezcla en un grado de pureza determinado.

#i la diferencia en volatilidad $y por tanto en punto de ebullición% entre los doscomponentes es grande, puede realizarse fácilmente la separación completaen una destilación individual. En cambio, si los puntos de ebullición de loscomponentes de una mezcla sólo difieren ligeramente, no se puede conseguirla separación total en una destilación individual, si no que se deberían realizarvarias destilaciones para obtener una sustancia más pura.

Tipos de destilación

DESTILACIÓN SIMPLE

Es un proceso utilizado para la separación de líquidos $con puntos de ebullición& '()*+ a presión atmosfrica% de impurezas no volátiles, o bien separarmezclas de líquidos miscibles que difieren de su p.e. al menos en -(*+., esdecir que su diferencia es significativa. na aplicación para este tipo dedestilación es la separación de agua del alcoo.

DESTILACIÓN FRACCIONADA

La destilación fraccionada tambin llamada /ectificación, es una variante de ladestilación simple que se emplea cuando es necesario separar compuestos desustancias con puntos de ebullición distintos pero cercanos $diferencia demenos de -(0+ en su punto de ebullición%. 1lgunos de los ejemplos máscomunes son el petróleo, y la producción de etanol.

DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR

#i dos líquidos insolubles se calientan, ninguno de los dos es afectado por lapresencia del otro $mientras se les remueva para que el líquido más ligero noforme una capa impenetrable sobre el más pesado% y se evaporan en un gradodeterminado solamente por su propia volatilidad. 2or lo tanto, dica mezclasiempre ierve a una temperatura menor que la de cada componente porseparado. El porcentaje de cada componente en el vapor sólo depende de supresión de vapor a esa temperatura. Este principio puede aplicarse a

sustancias que podrían verse perjudicadas por el e!ceso de calor si fuerandestiladas en la forma abitual.



Campos de aplicación

La destilación se utiliza ampliamente en la obtención de bebidas alcoólicas, enel refinado del petróleo, en procesos de obtención de productos petroquímicosde todo tipo, producción de disolventes y en mucos otros campos de laindustria.

Destilación en el laboatoio

En la práctica de destilación en el laboratorio de alta tecnología tuvimos laoportunidad de destilar una solución de alcool en agua en una unidad dedestilación contin3a modelo I+'45678-, la cual a partir de alcool al '))9 yagua preparamos una solución de alcool en agua al :(9 .

Absoción



La absorción es una operación unitaria de transferencia de materia que seutiliza para eliminar uno o varios componentes de una corriente gaseosautilizando un disolvente. La absorción puede perseguir diversos objetivos;

• /ecuperar un componente gaseoso deseado.• Eliminar un componente gaseoso no deseado. #e puede tratar, por

ejemplo, de la eliminación de una sustancia nociva de una corriente degases residuales.

• <btención de un líquido= un ejemplo sería la de ácido clorídrico porabsorción de >+l gaseoso en agua.

En la absorción participan por lo menos tres sustancias; el componentegaseoso a separar $absorbato%, el gas portador y el disolvente

$absorbente%.

#eg3n la naturaleza del componente gaseoso a separar, tiene que emplearseun disolvente que disuelva selectivamente dico componente. En este caso,selectivamente significa que el disolvente absorbe principalmente el o loscomponentes a separar, y no el gas portador.

2ara separar los componentes gaseosos del disolvente, la etapa de absorciónva seguida, en la mayoría de los casos, de una etapa de desorción pararegenerar el disolvente. En la etapa de desorción se reduce, por efecto de

temperaturas elevadas o presiones bajas, la solubilidad de los gases en eldisolvente, eliminándolos del mismo. 2or tanto, se puede reutilizar eldisolvente, que se devuelve al circuito.

#e diferencia tres partes importantes en el proceso de absorción; el gasportador, el cual va a ser limpiado o purificado, el líquido lavador, que va adisolver las impurezas y el componente gaseoso a separar. La absorción puedeser física o química, seg3n el gas que se disuelva en el líquido absorbente oreaccione con l dando un nuevo compuesto químico

La transferencia de masa de un proceso de absorción se realiza a travs de lasuperficie de contacto entre las fases. La velocidad de la transferencia de masadepende directamente de esta superficie interfacial, por lo tanto, los equiposutilizados en tales operaciones deberán garantizar la dispersión de un fluido enel otro, estableciendo una superficie de contacto desarrollada, para posibilitarun contacto intenso entre las fases.

Pactica de absoción en el laboatoio



En la práctica de a absorción en el laboratorio tomamos los datos de caudalsobre las diferentes corrientes y calculamos el nivel de +<- libre y el +<-absorbido. ?ambin realizamos un análisis químico cuantitativo con diferentesreactivos.

Datos del e!"ipo

Ca"dal de #as

@ A 4.8 L7min

Ca"dal de me$cla

@ A -B.B L7min

Fl"%o de CO& absobido

@ A -B.B"4.8 A'4.4 L7min

Ca'da de pesión

2 A --mm>g manomtrica

An(lisis !"'mico c"antitati)o

--mg de +<- 7() de solución

samos :.C ml de >+L por -.- mg de +<-7 ml de solución

8.:D7() de solución+<- total A $--7()%$8.:D7()% AC'.: mg7ml de solución



Caldeas

na caldera es un dispositivo que está diseFado para generar vapor saturado.Este vapor saturado se genera a travs de una transferencia de energía $enforma de calor% en la cual el fluido, originalmente en estado líquido, se calientay cambia de estado. La transferencia de calor se efect3a mediante un procesode combustión que ocurre en el interior de la caldera, elevandoprogresivamente su presión y temperatura. La presión, como se indicó al inicio,no puede aumentar de manera desmesurada, ya que debe permanecer constante por lo que se controla mediante el escape de gases de combustión, yla salida del vapor formado. 5ebido a que la presión del vapor generado dentrode las calderas es muy grande, estas están construidas con metales altamenteresistentes a presiones altas, como el acero laminado.

Las calderas se clasifican por su diseFo en pirotubulares o acuatubulares. #inembargo, pueden ser clasificadas desde otros aspectos, que incluyen, por eltipo de materiales de que están construidos, por su aplicación, por la forma detoma de aire, por el tipo de combustible que utilizan, por la presión con queoperan o por el fluido portador de calor que emplean.

La caldera del laboratorio es una caldera que se encuentra fuera de servicio,funciona, pero su rendimiento es demasiado bajo, tan solo pudimos calentar elagua a () grados +entígrados.



Reactoes

n reactor químico es una unidad procesadora diseFada para que ensu inter ior se l l eve a cabo una o va r ias reacciones qu ím icas .5 ica un idad p rocesado ra es tá constituida por un recipientecerrado, el cual cuenta con líneas de entrada y salida para sustanciasquímicas, y está gobernado por un algoritmo de control.

En ingen ie r ía qu ímica , reac to res qu ímicos son los rec ip ien tesd iseFados paracontener reacciones químicas. El diseFo de un reactor químico se ocupa de aspectos m3ltiples de ingeniería química. Los ingenierosquímicos diseFan los reactores para ma!imizar el valor actual neto para la

reacción dada. Los diseFadores se aseguran de que la reacciónproceda con la eficacia más alta acia el producto deseado de lasalida, produciendo la producción más alta del producto mientras querequiera la menos cantidad de dinero comprar y funcionar. Los gastos dee!plotación normales incluyen la entrada de energía, el retiro de la energía,costos de la materia prima, el trabajo, etc.

E!isten infinidad de tipos de reactores químicos, y cada uno responde a lasnecesidades de una situación en particular, entre los tipos más importantes,más conocidos, y mayormente utilizados en la industria se puede mencionar lossiguientes;

a% /E1+?</ 5I#+<G?IG<. Es aquel en donde no entra ni sale materialdurante la reacción, sino más bien, al inicio del proceso se introducen losmateriales, se lleva a las condiciones de presión y temperatura requeridas, y sedeja reaccionar por un tiempo preestablecido, luego se descargan losproductos de la reacción y los reactantes no convertidos. ?ambin es conocidocomo reactor tipo Hatc.

b% /E1+?</ +<G?IG<. ientras tiene lugar la reacción química al interior del reactor, ste se alimenta constantemente de material reactante, y tambinse retira ininterrumpidamente los productos de la reacción.

c% /E1+?</ #EI+<G?IG<; Es aquel en el cual inicialmente se carga dematerial todo el reactor, y a medida que tiene lugar la reacción, se va retirandoproductos y tambin incorporando más material de manera casi continua.

d% /E1+?</ ?HL1/. En general es cualquier reactor de operacióncontinua, con movimiento constante de uno o todos los reactivos en unadirección espacial seleccionada, y en el cual no se ace ning3n intento por inducir al mezclado. ?ienen forma de tubos, los reactivos entran por un e!tremoy salen por el otro.



e% ?1G@E +<G 1JI?1+IKG +<G?IG1. Este reactor consiste en un tanquedonde ay un flujo continuo de material reaccionante y desde el cual salecontinuamente el material que a reaccionado. La agitación del contenido esesencial, debido a que el flujo interior debe estar en constante circulación y asíproducir una mezcla uniforme.

'5 (EA6*O( DE LE67O FLUIDI8ADO! Se utili"a ara reacciones dondeintervengan un sólido y un 9uido :generalmente un gas5! En estosreactores la corriente de gas se #ace asar a trav;s de las artículassólidas3 a una velocidad su<ciente ara susenderlas3 con elmovimiento r)ido de artículas se obtiene un alto grado deuni'ormidad en la temeratura evitando la 'ormación de "onascalientes!

g5 (EA6*O( DE LE67O FI=O! Los reactores de lec#o <%o consisten enuno o m)s tubos emacados con artículas de catali"ador3 queoeran en osición vertical! Las artículas catalíticas ueden variar detama>o y 'orma? granulares3 cilíndricas3 es';ricas3 etc! En algunoscasos3 esecialmente con catali"adores met)licos como el latino3 nose emlean artículas de metal3 sino que ;ste se resenta en 'ormade mallas de alambre! El lec#o est) constituido or un con%unto decaas de este material! Estas mallas catalíticas se emlean enrocesos comerciales como or e%emlo ara la o@idación deamoniaco y ara la o@idación del acetalde#ído a )cido ac;tico!

#5 (EA6*O( DE LE67O 6O4 ES6U((I$IE4*O! En estos reactores el

catali"ador sólido est) resente como en el lec#o <%o! Los reactivos se#acen asar en corrientes aralelas o a contracorriente a trav;s dellec#o! i5 (EA6*O( DE LE67O DE 6A(2A $BIL! Una 'ase 9uida asa#acia arriba a trav;s de un lec#o 'ormado or sólidos! El sólido sealimenta or la arte suerior del lec#o3 se mueve #acia deba%o de lacolumna y se saca or la arte in'erior! %5 (EA6*O( DE +U(+U=AS!&ermiten #acer burbu%ear un reactivo gaseoso a trav;s de un líquidocon el que uede reaccionar3 orque el líquido contiene un catali"adordisuelto3 no vol)til u otro reactivo! El roducto se uede sacar delreactor en la corriente gaseosa!

C5 (EA6*O( 6O4 6O$+US*I+LE E4 SUS&E4SI4! Son similares a losreactores de burbu%eo3 ero la 'ase líquida est) 'ormada or unasusensión de líquidos y artículas <nas del catali"ador sólido!

l5 (EA6*O( DE $E86LA &E(FE6*A! En este reactor las roiedades nose modi<can ni con el tiemo ni con la osición3 ya que suonemosque estamos traba%ando en estado de 9u%o estacionario y la me"clade reacción es comletamente uni'orme! El tiemo de me"cla tieneque ser muy eque>o en comaración con el tiemo de ermanenciaen el reactor! En la r)ctica se uede llevar a cabo siemre que lame"cla 9uida sea oco viscosa y est; bien agitada



m5 (EA6*O(ES DE (E6I(6ULA6I4! &ueden ser con disositivosearador3 cuando se toma arte de la corriente de salida y se llevandirectamente a la entrada del reactor! Sin disositivo searador3cuando en la salida del reactor colocamos un disositivo searadorque #ace que se searen reactivos y roductos3 luego los reactivos se

recirculan de nuevo al reactor!

n% /E1+?</E# 5E EH/1G1. #on aquellos que combinan la reacción y laseparación en una sola unidad= la membrana selectivamente remueve una $omás% de las especies reactantes o productos. Estos reactores an sidocom3nmente usados para aplicaciones en las cuales los rendimientos de lareacción están limitados por el equilibrio.

p% /E1+?</ ?/I+LE HE5. Este tipo de reactor supone la e!istencia de unflujo continuo de gas y otro de líquido acia abajo sobre un leco fijo departículas sólidas catalíticas, las características de las partículas sólidas y desu empaquetamiento, junto con los caudales y propiedades de las doscorrientes de fluidos determinarán el rgimen de flujo del reactor y tambin suspropiedades fluido"dinámicas. ?ambin se pueden mencionar los reactoresI#<?M/I+<#, que son aquellos que trabajan u operan a una mismatemperatura constante= y tambin los reactores I#<HN/I+<#, que sonaquellos que trabajan u operan a una misma presión constante.

Pactica de eactoes en el laboatoio

La práctica de reactores se realizó en el laboratorio en un reactor ++?/, quees un reactor que se utiliza cuando se necesita un control alto de temperatura,donde se dejó estabilizar la mezcla y luego se midió la conductividad adiferentes temperaturas. Las temperaturas de trabajo fueron :), () y D) grados+entígrados. La conclusión de esta práctica fue que para reaccionese!otrmicas la temperatura de operación debe de ser baja para obtener unaconversión alta.

/eactivos

• 1cetato de etilo ).' molar • >idró!ido$G1<>% ).' molar

Equipos

• Hombas peristálticas• /eactores ++?/• +onductimetro



Toes de en*iamiento

Las torres de enfriamiento son un tipo de intercambiadores de calor que tienencomo finalidad quitar el calor de una corriente de agua caliente, mediante aireseco y frío, que circula por la torre.

El agua caliente puede caer en forma de lluvia y al intercambiar calor con elaire frío, vaporiza una parte de ella, eliminándose de la torre en forma de vapor de agua.Las torres de enfriamiento se clasifican seg3n la forma de suministramiento deaire en;

Toes de cic"lación nat"al

" Atmos*+icas; El movimiento del aire depende del viento y del efectoaspirante de los aspersores. #e utiliza en pequeFas instalaciones. 5epende delos vientos predominantes para el movimiento del aire.

" Tio nat"al; El flujo del aire necesario se obtiene como resultado de ladiferencia de densidades, entre el aire más frío del e!terior y 3medo delinterior de la torre. tilizan cimeneas de gran altura para obtener el tirodeseado. 5ebido a las grandes dimensiones de estas torres se utilizan flujos deagua de más de -)))))gpm. Es muy utilizado en las centrales trmicas.

" Toes de tio mec(nico

El agua caliente que llega a la torre es rociada mediante aspersores que dejanpasar acia abajo el flujo del agua a travs de unos orificios.El aire utilizado en la refrigeración del agua es e!traído de la torre decualquiera de las formas siguientes;

" Tio ind"cido, el aire se succiona a travs de la torre mediante un ventilador situado en la parte superior de la torre. #on las más utilizadas.

" Tio *o$ado; el aire es forzado por un ventilador situado en la parte inferior de la torre y se descarga por la parte superior.



Otos tipos, Toes de *l"%o c"$ado. El aire entra por los lados de la torrefluyendo orizontalmente a travs del agua que cae. Estas torres necesitanmás aire y tienen un coste de operación más bajo que las torres acontracorriente.

En el laboratorio de operaciones unitarias - tenemos una torre de enfriamiento,pero no tenemos la oportunidad de realizar prácticas, de manera que solopudimos verla operando, pero solo defectuosamente.

Concl"sión

El ingeniero químico como profesional debe tener cierta formación, que lepermita un buen desempeFo en las industrias de proceso. ás que teoría, esnecesario la práctica, y en este caso las prácticas de laboratorio que nosayudan a tener una visión a escala sobre la industria. Estas prácticas delaboratorios que realizamos me parecieron estupendas, sobre todo ver esosequipos nuevos en funcionamiento, que proporcionaron cálculos e!actos sobrelas operaciones.

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