ROMANÍ MONTES MIGUEL ANGEL
FACUL FACULTA TAD D DE INGE INGENI NIER ERÍA ÍA QUÍM QUÍMIC ICA. A. UNIV UNIVER ERSI SIDAD DAD NACI NACION ONAL AL DEL DEL CENTRO DEL PERÚ
ANALISIS Y SIMULACION DE PROCESOS
RESUMEN Se evaluó la influencia del voltaje suministrado y la concentración del electrolito en un proceso electrolítico en la acumulación de cobre en el cátodo. Para el cual se usó como materiales dos placas de cobre, los cuales pesar 15.6 g y 16.5 g; un vaso de precipitación de 250 ml; cables de cobre; 2 pinzas cocodrilo; un regulador de voltaje, como reactivos necesitamos una solución del sulfato de cobre el cual fue preparado a partir de 4 g y 6g en fiolas de 100 ml. Se utilizó un diseño experimental 2 2 o 2 X 2 con una repetición, es decir se realizaran 4 experimentos. Se midió el peso del cobre transferido mediante una balanza analítica, midiendo el peso final y restándole el peso del cátodo antes de la experimentación. Se usó la función ESTIMACION.LINEAL (función ESTIMACION.LINEAL), para obtener la ecuación que relacione el voltaje suministrado y la cantidad de electrolito usado en la cantidad de cobre acumulado en el cátodo. Se determinó que tanto la concentración del electrolito (sulfato de cobre) y el voltaje suministrado influye directamente en la acumulación del cobre electrolito.
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INTRODUCCIÓN El cobre bruto o cobre empolloso producido en las fundiciones de cobre siempre contiene diferentes impurezas que lo hacen inutilizable para tales propósitos. Por otro lado el afino al fuego no elimina suficientemente ciertas impurezas, sobre todo antimonio y arsénico; y aparte, si existen metales precisos no se pueden recuperar por este proceso. Mucho del cobre producido se suele afinar por el método electrolítico, esto se denomina electrorefinación; utilizando, como electrolito, solución de sulfato de cobre acidulada, los ánodos se obtienen por moldeo del cobre blíster y los cátodos son placas de cobre puro producidas durante el proceso, especialmente para este fin. Bajo la acción de la corriente que atraviesa la solución, el cobre se desplaza del ánodo al cátodo, donde se deposita como cobre electrolítico de un elevado grado de pureza. Las impurezas contenidas, tales como arsénico, antimonio, selenio, etc. y los metales preciosos se depositan como lodos en el fondo de las celdas de electrorefinación o en pequeña escala se disuelven en el electrolito. Para mejorar esta refinación del cobre se propuso medir la influencia de ciertas variables en la velocidad de acumulación del cobre electrolítico en el cátodo. Para lo antes mencionado se propuso lo siguiente: •
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Evaluar el efecto de la concentración del electrolito (sulfato de cobre) en la acumulación del cobre electrolito. Evaluar la influencia del voltaje trabajado en la acumulación del cobre electrolito .
MATERIAL Y MÉTODO El trabajo se realizó en las instalaciones del laboratorio de Física II de la Facultad de Ingeniería Química, de la Universidad Nacional del Centro del Perú, el trabajo consiste en la refinación de placas de cobre por el método electrolítico. Para armar la celda electrolítica a escala de laboratorio se necesita dos placas de cobre, los cuales pesar 15.6 g y 16.5 g; un vaso de precipitación de 250 ml; cables de cobre; 2 pinzas cocodrilo; un regulador de voltaje. Como reactivos necesitamos una solución del sulfato de cobre el cual fue preparado a partir de 4 g y 6g en fiolas de 100 ml.
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Para empezar con la experimentación se vertió la solución de sulfato de cobre en el vaso de 250 ml, posteriormente se colocó las pinzas cocodrilo 3
en cada placa de cobre y el otro extremo en el regulador de voltaje. Finalmente se enciende el regulador de voltaje, y se controla 15 minutos para cada experimento.
1. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN Se utilizó un diseño experimental 2 2 o 2 X 2 con una repetición, es decir se realizaran 4 experimentos.
2. TABLA DE ANÁLISIS Y PLAN DE EXPERIMENTOS La tabla de análisis de los experimentos es la siguiente:
VARIABLES Voltaje (V) Peso del electrolito (g)
NIVELES Bajo(-1) Alto(+1) 3 3,5 4
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TABLA 1 Fuente: Elaboración propia
El plan de experimentos es el siguiente:
Variables independientes Numero de prueba
Voltaje (V) 3 3,5 3 3,5
1 2 3 4
Variables dependientes Cobre Peso del transferido electrolito (g) (g) 4 4 6 6
TABLA 2 Fuente: Elaboración propia
RESULTADOS Se midió el peso del cobre transferido mediante una balanza analítica, midiendo el peso final y restándole el peso del cátodo antes de la experimentación.
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Se obtuvieron los siguientes resultados:
Variables independientes Numero de prueba
Voltaje (V)
Variables dependientes Cobre Peso del electrolito (g) transferido (g) 4
3 3,5 3 3,5
1 2 3 4
4 4 6 6
10 20 30 60
TABLA 3 Fuente: Elaboración propia
1. CURVA DE REGRESIÓN Se usó la función ESTIMACION.LINEAL (función ESTIMACION.LINEAL), para obtener la ecuación que relacione el voltaje suministrado y la cantidad de electrolito usado en la cantidad de cobre acumulado en el cátodo. Se obtuvo la siguiente ecuación:
Dónde: V es el voltaje suministrado en voltios E es la cantidad de electrolito usada en gramos. La ecuación tiene una correlación lineal de 0.925
DISCUSIÓN De los resultados obtenidos en el pesado del cobre podemos observar que tanto como el voltaje suministrado y la cantidad de electrolito usado influyen directamente en la acumulación del cobre en el cátodo. De los resultados obtenidos podemos ver que el voltaje suministrado es la variable que influye más en la recuperación del cobre. La ecuación tiene una correlación de 0.925, el cual nos indica que la ecuación podrá ser usada para interpolar datos en el rango establecido.
CONCLUSIONES •
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Se determinó que la concentración del electrolito (sulfato de cobre) influye directamente en la acumulación del cobre electrolito. Se determinó que el voltaje suministrado influye positivamente en la acumulación del cobre electrolito
REFERENCIAS 5
Rodrigo Araya Cortes, Electrolisis; Pedagogía en Química y Ciencias Naturales, 2009. 2-11 Soriano Salazar, M. B & Hernández Ocampo, D. 2002. Tasa de crecimiento de pez ángel en condiciones de laboratorio. Acata Universitaria. Universidad de Guanajuato. 12(2):28-33.
Refinería ILO, Proceso electrolítico del cobre, Agosto 2006. 5-10 Gerardo Cifuentes Molina, La Tiourea en la refinación del cobre, 2013, Universidad de Santiago de Chile. 2-5 http://www.slideshare.net/enpbiologia/analisis-de-datos-informe-cientfico- presentation http://es.scribd.com/doc/27513060/LIBRO-PDF-DISEñO-DE EXPERIMENTOSKuehl-Diseno-de-Experimentos
ANEXOS
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