FUNDACIN UNIVERSITARIA TECNOLGICO DE COMFENALCOCARTAGENA

INGENIERIA DE PROCESOS

INSTRUMENTACION Y CONTROL DE PROCEOS INDUSTRIALES, SECCION N 3

GUIA DE LABORATORIO # 2

PREPARADO POR:

TOUS ORTEGA JUAN JOS

CARTAGENA, COLOMBIAAO 2015

INTRODUCCIN

La destilacin constituye una de las operaciones ms utilizadas en la mayora de las plantas de proceso, particularmente, en la industria del petrleo y la petroqumica.La separacin de los compuestos o grupos de compuestos de una mezcla multicomponente mediante destilacin, en rigor, trenes de columnas de destilacin, es una operacin tecnolgicamente consolidada y operativamente robusta.En estas unidades los costos totales pueden ser altos: a la amortizacin del equipamiento, torre, internos, equipos de intercambio de calor y de bombeo, debe sumarse el gasto en los servicios de calefaccin y enfriamiento. Estos costos estn influenciados notoriamente por el orden en el que se van separando las distintas fracciones. As, por ejemplo, si la presencia de un componente obliga al uso de un material especial en el equipamiento, con el consiguiente incremento del valor, cuanto ms pronto se lo retire menor ser el costo asociado al tren de destilacin.O tambin, si en la mezcla existe un componente en una proporcin alta, en todas las columnas donde se encuentre presente se ha de producir un importante consumo de energa en calefaccin y enfriamiento. A continuacin se presentara el proceso antes descrito pero en un planta a pequea escala, deduciremos y analizaremos valores tomando como ejemplo AGUA y ETANOL.

OBJETIVOS GENERALES Desarrollar destrezas para determinar numricamente las densidades y concentraciones de lquidos tomando como base los datos obtenidos en el experimento. Adaptar, aplicar y evaluar cada uno de los parmetros de estudio obtenidos en la prctica de laboratorio.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Medir volmenes de lquidos usando material volumtrico de laboratorio. Ejecutar clculos matemticos para determinar la densidad de lquidos. Conocer procesos de destilacin y adoptarlos como mtodo de separacin.

MARCO TEORICO.

Destilacin: es una operacin unitaria cuyo funcionamiento se basa en el equilibrio liquido-vapor.Columna o torre de destilacin: es una unidad compuesta de un conjunto de etapas de equilibrio con un solo alimento y dos productos, denominados destilado y fondo.Densidad: es una propiedad inherente de cada sustancia y es muy til en su identificacin. Se define como la relacin que existe entre masa y volumen o la cantidad de materia que ocupa un espacio especfico. La relacin est dada por la ecuacin: MASADENSIDAD = ------------------ VOLUMEN

Masa: es la cantidad de materia que hay en un objeto. La masa de un objeto es una cantidad invariable, independiente de su posicin; se puede medir en una balanza al compararla con otras masas conocidas.

Volumen: cantidad de espacio que ocupa la materia.

MATERIALES:Columna de destilacin

Probeta graduada de 1000 ml.

Balanza analtica

Becker

Picnmetro

PROCEDIMIENTO Se desean obtener 87% v/v de ETANOL, de una solucin con AGUA que contiene 5 litros en total, debemos conocer que volumen existe entre el ETANOL Y AGUA, para el siguiente caso se aplica la frmula para las concentraciones.C1 V1 = C2 V2C = concentracinV = volumen Realizamos el siguiente clculo:87% v/v Aplicamos la formula descrita anteriormente.87% v/v x V1 = (0% v/v x 5 lts)

20% v/v x 5 ltsV1 = ----------------------- = 1,15 lts 87% v/v Utilizando el factor de conversin, transformamos nuestros litros en mililitro1000 ml1,15 lts x ------------------ = 1150 ml 1 ltsV etanol = 1150 ml (87%) Para conocer el volumen de agua se toma como punto de partida 5 litros y se restan 1,15 litros de etanol, el volumen resultante se pasa con un factor de conversin a mililitros.5 litros 1,15 litros = 3,85 lts 1000 ml3,85 lts x ------------------ = 3850 ml 1 lts Realizaremos medicin de densidades para determinar caractersticas de los volmenes. Para el caso de lquidos aplicaremos la formula. P lleno P vacoP = ------------------------ V Picnmetro

Densidad del AGUA: Pese un picnmetro vaco y seco, apunte el valor del volumen del picnmetro y el valor de la masa, con todos los decimales posibles. Apunte los datos en la tabla de resultados. llene completamente el picnmetro de agua y coloque la tapa para que la medida sea exacta. Vuelva a pesar el picnmetro con agua y apunte el valor en la tabla de resultados. Aplique formula descrita anteriormente para determinar densidad de lquidos.Densidad del ETANOL: Lave muy bien el picnmetro. Squelo. proceda de la misma manera que en el punto anterior. llene completamente el picnmetro de ETANOL y coloque la tapa para que la medida sea exacta. Vuelva a pesar el picnmetro con ETANOL y apunte el valor en la tabla de resultados. Aplique formula descrita anteriormente para determinar densidad de lquidos.ANALISIS DE RESULTADOS.AGUADENSIDAD DEL AGUA.

Masa del picnmetro vaco.15.3840 g

Masa del picnmetro con AGUA.39.8513 g

Volumen del AGUA.

25 ml

Densidad del AGUA.

0,97 g/ml

El agua comprende una densidad de 1 g/ml.

ETANOLDENSIDAD DEL ETANOL

Masa del picnmetro vaco.14.5376 g

Masa del picnmetro con ETANOL.39.5376 g

Volumen del ETANOL.25 ml

Densidad del ETANOL0.7958 g//ml

El etanol o alcohol etlico comprende una densidad de 0,79 g/ml.Los anteriores son volmenes iniciales los cuales sern comparados al final del experimento, estos lquidos sern expuestos a la columna de destilacin y posteriormente procedern a ser separadas ambas mezclas por este proceso, con la finalidad de obtener el mayor grado de pureza en concentracin de ETANOL.FUNCIONAMIENTO DE LA COLUMNA DE DESTILACION

I. Columna de relleno.II. Calderin.III. Condensador.IV. Separador.V. Receptor de producto.VI. Lector.VII. Solenoide o Vlvula de apertura.VIII. Solenoide o Vlvula de cierre.IX. Medidor de agua de enfriamiento.El mtodo de la columna radica en el reintegro de una fraccin del condensado a la columna, en unas condiciones tales que el lquido que retorna se pone en ntimo contacto con los vapores que ascienden hacia el condensador.La columna de platos consiste en una cmara cilndrica vertical con platos horizontales separados por intervalos regulares. Cada plato est equipado de una serie de tubos cortos, de diseos variados, y cubiertos con campanas. El plato queda cubierto de lquido, que desborda hacia el plato inferior por uno o varios conductores, estos se sumergen en el lquido, que hace de cierre hidrulico. De este modo, el vapor, en su marcha ascendente por la columna. Atraviesa cada plato por las cmaras formadas entre los tubos cortos y las correspondientes campanas, borboteando en el lquido.La idea de todo el proceso es que se logre el mejor contacto entre el lquido y el vapor, y con ello la mayor aproximacin al equilibrio de destilacin, sin aumentar al mismo tiempo la perdida de carga al pasar el vapor por cada plato.La columna de destilacin funciona con un flujo 200 L/HA lo largo del proceso existen medidores en toda la columna de destilacin, las lecturas de temperatura se pueden observar en el tablero de control principal, estas temperaturas pueden variar mediante el tiempo de destilacin.MEDIDORES0 MINUTOS5 MINUTOS10 MINUTOS15 MINUTOS

T 129.35810294.7

T 231.631.331.531.6

T 326.12690.695.1

T 426.225.926.195.1

T 526.526.42695.1

T 626.526.126.295.2

T 726.32626.294

T 826.326.326.587.1

T 926.527.226.383.4

T 1027.327.226.382.7

T 11

T 1231.931.731.727

T 1325.325.231.781

Estos medidores van desde el T1 hasta el T13 ausentado el T11 que para el da de la prctica estaba averiado.

ANLISIS, COMPARACIN DE VARIABLES

Lo anterior es la grfica de parmetros generales donde estn estipuladas todas las lecturas observadas en el tablero de control, la finalidad es comparar cada una de las lecturas en las diferentes variables (tiempo).Podemos asegurar que en la primera lectura se observan las temperaturas iniciales, las cuales posee cada uno de los componentes de la columna de destilacin. Llammoslo condiciones de arranque o condiciones en tiempo 0 minutos.MEDIDORES0 MINUTOS

T 129.3

T 231.6

T 326.1

T 426.2

T 526.5

T 626.5

T 726.3

T 826.3

T 926.5

T 1027.3

T 11

T 1231.9

T 1325.3

Para obtener una mayor claridad en cuanto a la variabilidad de datos por diferencia de tiempo, se grafica cada uno de los intervalos.

La condicin arranque nos muestra temperaturas similares casi que en un mismo rango, efectuando entre todas un promedio de similitud del 27.5, ahora pasaremos analizar la segunda escala que nos relaciona los mismos medidores pero en un tiempo de 5 minutos.MEDIDORES5 MINUTOS

T 158

T 231.3

T 326

T 425.9

T 526.4

T 626.1

T 726

T 826.3

T 927.2

T 1027.2

T 11

T 1231.7

T 1325.2

Para el caso 2 podemos observar casi que no hubo mayor diferencia excepto el T1 que aumento su temperatura inicial, podemos relacionar en este caso un promedio de similitud en las lecturas de un 29.7.

Las variables para el caso 3 que relaciona 10 min desde el tiempo de arranque, aqu nos mostrara la diferencia entre las temperaturas de calentamiento y las de enfriamiento.MEDIDORES10 MINUTOS

T 1102

T 231.5

T 390.6

T 426.1

T 526

T 626.2

T 726.2

T 826.5

T 926.3

T 1026.3

T 11

T 1231.7

T 1331.7

A continuacin presentaremos la grfica donde se observan con mayor claridad la variabilidad de temperaturas.

Se observa que el medidor (T1) es que est registrando una mayor temperatura, seguido del (T3).Por ultimo encontramos la temperatura final de destilacin, que en relacin al tiempo de arranque es una diferencia de 15 minutos.MEDIDORES15 MINUTOS

T 194.7

T 231.6

T 395.1

T 495.1

T 595.1

T 695.2

T 794

T 887.1

T 983.4

T 1082.7

T 11

T 1227

T 1381

En las lecturas finales se observan temperaturas altas en casi todos los medidores, en este caso si efectuaremos un promedio exacto ya que existen similitudes en varias asimilaciones, adems podemos verificar que en mucho de los registros anteriores las temperaturas se mantuvieron similares.

Para las temperaturas altas tenemos un promedio de 80.15 con relacin a todas las lecturas.Como producto final se extraen 70 ml de ETANOL para determinar su concentracin con relacin a la mezcla con agua.

Ejecutamos la frmula para determinacin densidad de lquidos.DENSIDAD DEL ETANOL

Masa del picnmetro vaco.15.9218 g

Masa del picnmetro con ETANOL.37.095 g

Volumen del ETANOL.25 ml

Densidad del ETANOL0.84 g//ml

Pudimos refinar y separar un porcentaje de agua del otro lquido, segn lo correspondiente al resultado en una fraccin ms de tiempo quizs hubisemos alcanzado una concentracin al 100%.

CONCLUSIONPodemos concluir que La destilacin constituye una de las operaciones ms utilizadas en la mayora de las plantas de proceso, particularmente, en la industria del petrleo y la petroqumica.As como lo habamos expuesto en la introduccin de nuestro trabajo, La separacin de los compuestos o grupos de compuestos de una mezcla multicomponente mediante destilacin, en rigor, trenes de columnas de destilacin, es una operacin tecnolgicamente consolidada y operativamente robusta.la densidad es una caracterstica fsica de los cuerpos y que gracias a ella podemos identificar a una gran mayora de ellos ,esto debe estar soportado por el sin nmero de cuidados que se deben tener a la hora de realizar medidas y obtener resultados, es de vital importancia tener un criterio de calidad sobresaliente para este tipo de anlisis, puesto que el 100% de nuestras industrias se basan en formulaciones para obtener productos, as que anlisis como los hechos en el laboratorio son la columna vertebral en la mayora de procesos y cadenas productivas.Como mtodo de estudio sera un excelente punto seguir afianzando nuestros conocimientos con investigaciones similares, profundizando e interpretando resultados en pruebas de carcter fisicoqumico. Ya que la totalidad de componentes o sustancias activas funcionan como unidad en la mayora de insumos requeridos tanto en nuestro sistema humanizado como en nuestro entorno industrial.

BIBLIOGRAFIAWOLFE, D. Qumica General, Orgnica y Biolgica. Traducido por Mara Hidalgo Mondragn. 2 ed. Mxico D.F: McGraw-Hill, 2008. 610pMONDRAGN, H. Hipertexto Santillana qumica. 2 ed. Bogot D.C: Santillana, 2010. 288p