Fecha de realizacin: 25/0315Fecha de entrega: 15/04/15Grupo: 3Universidad de Los Andes.Facultad de IngenieraEscuela de IngenieraLaboratorio II Operaciones.Resultados.

Tabla 1.- Datos de la alimentacin y el fondo residual.

AlimentacinVol F (ml)5000

Densidad F (g/ml)0,9814

FondoVol B (ml)3800

Tabla 2.- Datos de las muestras recolectadas.

MuestraR(L/D)Densidad tope(g/ml)Vtope(ml)Ttope(C)Densidad fondo(g/ml)Vfondo(ml)Tfondo(C)

10,30,841455073,00,9921517086,5

20,30,834455073,00,993010587,5

30,30,833755073,50,9946510089,0

40,30,843655074,00,9950510090,5

50,30,844755074,00,9964012093,0

66,00,853705082,00,996808097,0

Tabla 3.- Fraccin molar del destilado y fondo, caudal del destilado y datos de la muestra acumulada con su correspondiente fraccin molar.

Muestra Xd (molar)Xb (molar)Tiempo (s)Qd (m3/s)MuestraDensidad (g/ml)Xdac(molar)

10,611540,02462309,51,62E-07(1+2)0,8370,63756

20,652700,02294312,01,60E-07(1+2+3)0,83860,62815

30,656880,01971348,01,44E-07(1+2+3+4)0,840250,61851

40,598860,01894509,09,82E-08(1+2+3+4+5)0,841450,61154

50,592570,01636932,55,36E-08(1+2+3+4+5+6)0,84290,60317

60,542490,0156121752,30E-08

Mtodo Grafico de McCabe Thiele

Tabla 4.- Nmero de etapas por los diferentes mtodos.

N

Muestra Ec. FenskeEc. AnalticaMcCabeThiele

13,03,92,8

23,34,23,0

33,44,53,0

43,15,32,9

53,14,42,8

62,94,22,7

Promedio3,14,42,8

Tabla 5.- Coeficiente global de transferencia de masa (Kxa) para los diferentes mtodos.

Kxa (Kg/s*m3)

Muestra Ec. FenskeEc. AnaliticaMcCabeThiele

10,120,150,11

20,120,160,11

30,110,150,10

40,070,120,07

50,040,060,04

60,020,020,01

Promedio0,080,110,07

Tabla 6.- Masa residual en el rehervidor por los diferentes mtodos.

MtodoB (g)

Balance de Materia3762,9

Volumen Residual3638,3

Smoker Rose4808,0

Ecuaciones utilizadas

1.- Clculo de la curva de equilibrio

Ley de Raoult modificada (en el equilibrio) [1]:

p1*X1*1= Y1*P (1)

Donde:

Yi: es la fraccin del compuesto i en fase vapor. Xi: es la fraccin del compuesto i en fase lquida. P: es la presin del sistema. i: es el coeficiente actividad del compuesto i. Poi: es la presin de vapor del compuesto i.

Ec. de Antoine [2]

LogP= A B/(T+C) (2)

Donde: P: mmHgT: C

Para el etanol:A=8,04494 B=1554,300 C=222,650

Para el agua:A=8,07131 B=1730,630 C=233,426

Ec. de Van Laar [2]

Ln 1=A12*(A21*X2/(X1*A12+A21*X2))2 (3)

Ln 2=A21*(X1*A12/(X1*A12 +A21*X2))2 (4)

Para el sistema Etanol-Agua:

A12 = 1,6798A21 = 0,9227

2.- Clculo del numero de etapas por la Ec. de Fenske [3]

(5)

Donde:

: es la volatilidad relativa promedio entre las condiciones de tope y fondo.N+1: es el nmero de etapas tericas.Xd, Xb: son las fracciones molares en el destilado y en el fondo.

Volatilidad relativa [3]

(6)

Para variaciones pequeas de , se puede tomar un promedio. Asumiendo que la mezcla tiene un comportamiento casi ideal.

(7)

3.- Clculo del nmero de etapas por la expresin analtica [4]:

(8)Donde:

x*: es la composicin del lquido que estara en equilibrio con un vapor de composicin x.

rea transversal de la columna

(9)Donde:

D: es el dimetro de la columna.

Flujo msico del destilado

(10)Donde:

Q: es el caudal de lquido. At: es el rea transversal de la columna. D: es la densidad del destilado.

Ec. de diseo de torres empacadas [4]

(11)Donde:

Z: altura de la columna.L: flujo msico por unidad de rea.Kxa: coeficiente global de transferencia de masaN: nmero de etapas en equilibrio

4.- Clculo del nmero de etapas por el mtodo de McCabe Thiele

El nmero de etapas tericas viene dado por el nmero de escalones trazados entre las curvas de equilibrio vapor-lquido y la lnea de operacin a reflujo total (que coincide con la recta y = x), tomando como lmites los valores de concentracin del destilado y producto de fondo.

5.- Clculo de la masa residual en el rehervidor por la Ec. de Smoker-Rose [5]

(12)

Donde:

F: son los moles iniciales de mezcla en el rehervidorb: son los moles finales de mezcla en el rehervidorxd: es la fraccin molar de etanol en el producto de topexb: es la fraccin molar de etanol en el fondoxbo: es la fraccin molar inicial de etanol en el rehervidorxbf: es la fraccin molar final de etanol en el rehervidor6.- Clculo de la masa residual en el rehervidor por balance de masa

Tomando en cuenta los volmenes extrados, la masa residual en el rehervidor se calcul de la siguiente manera:

Masa inicial = Masa residual + Masa extrada del tope + Masa extrada del fondo (13)

Bibliografa

[1]. SMITH, J. M.; VAN NESS, H.C.; ABBOT, M.M. Introduccin a la Termodinmica en Ingeniera Qumica. Sptima edicin. Editorial Mc Graw Hill. Mxico 2007. Pg. 358

[2]. PERRY, R. Manual del Ingeniero Qumico. Tomo IV. Sexta edicin. Editorial Mc Graw Hill. Mxico 2001. Pg. 13-21 y 13-22.

[3]. KING, J. Separation Processes. Segunda edicin. Editorial Mc Graw Hill. U.S.A 1980. Pg. 32, 426.

[4]. OCON, J; TOJO, G. Problemas de Ingeniera Qumica. Tercera edicin. Editorial Aguilar. Madrid 1974. Tomo I. Pg. 334.

[5]. TREYBAL, R. Operaciones de Transferencia de Masa. Segunda edicin. Editorial Mc Graw Hill. Mxico 1988. Pg. 408, 473, 474.