LABORATORIO DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS Y DE TRANSPORTE Informe Práctica N° 04: Temperatura de burbuja Fecha: 24 – Mar / 2017 Grupo 03: Johan David Cód.: 25492403 Santiago Fernando Cód.: 25492518 Ángelo Sebastián Cód.: 25492729
Valero Castillo Núñez
Solano Escobar Vega
Presentado a: Ing. Luis Miguel Serrano B.
RESUMEN
1. OBJETIVOS GENERAL Y ESPECÍFICOS
Determinar experimentalmente la temperatura de burbuja para el equilibrio liquido vapor de propanol agua Presentar los resultados experimentales obtenidos del ELV para el sistema binario de propanol agua en un diagrama TXY. Comparar Cuantitativamente los resultados teóricos con los experimentales y presentar un análisis detallado.
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL INICIO
Introducir al balón la primera mezcla
Encender el calentamiento (2°C por encima de la temperatura de burbuja de la mezcla de trabajo)
Al alcanzar la ebullición, purgar el producto de cabeza y retornarlo al balón 1
1
No Cambia T
1
Si Tomar mínima muestra posible de cabeza y cola
Dejar que las muestras alcancen Tambiente
Medir índice de refracción y retornar el exceso al balón
Agregar Vol necesario de una sustancia para obtener la nueva mezcla
No Cantidad suficiente de datos
Si FIN
2
3. DIAGRAMA DE EQUIPOS
Ilustración 1 Refractometro digital
3
4. TABLA DE DATOS Tabla 1 Toma de datos empezando con 50 ml de propanol y agregando agua
Vprop (ml) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
VH2O (ml) 50 50 50 50 50 50 50 50 50
0 5,5 12,5 21,4 26,4 33,4 40,4 45,4 50,4
T (C) ηcabeza Tcabeza ηcola Tcola 74,2 1,37723 19,91 1,37723 19,91 72,6 1,37705 20,61 1,3773 20,61 1,37645 21,31 1,37606 21,4 73 1,37611 21,68 1,37144 21,78 73,6 1,37591 22,11 1,36911 22,28 73,7 1,37559 22,67 1,36596 22,74 73,9 1,37536 23,26 1,36362 23,21 74 1,37511 23,73 1,35992 23,74 74,1 1,37499 23,9 1,35863 23,86
Tabla 2 Toma de datos empezando con 50 ml de agua y agregando propanol
VH2O (ml) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0
Vprop (ml) 50 50 50 50 50 50 50 50 50
0 7 14 21 26 31 36 41 46
50
50
T (C) ηcabeza Tcabeza ηcola Tcola 91,2 1,33249 24,7 1,33249 24,68 77,6 1,37344 24,7 1,3382 24,68 75,5 1,37464 24,72 1,34312 24,67 74,5 1,37461 24,91 1,34645 24,89 74,3 1,37451 24,95 1,35057 24,92 74,1 1,37457 25,09 1,35269 25,16 73,7 1,37455 25,11 1,35529 25,15 73,8 1,37455 25,12 1,35648 25,09 73,8 1,37438 25,15 1,35851 25,15 73,8
1,37464
25,18
1,3606
25,16
5. MUESTRA DE CÁLCULOS Un primer cálculo que hay que hacer es la determinación de las fracciones molares de cada una de las mezclas que se usaron. Las mezclas usadas fueron preparadas a partir de determinados volúmenes de propanol y agua. A partir de los volúmenes usados de cada sustancia, la densidad y el peso molecular se puede determinar la fracción molar. En un sistema binario:
( 1) x A=
mol A = mol A + mol B
VA VA
ρA PMA
ρA ρ +V B B PMA PMB 4
Los datos de densidad y peso molecular para cada sustancia se consiguen en la literatura y puesto que los volúmenes añadidos de cada sustancia estaban siempre a la temperatura ambiente, el valor de la densidad es constante en todos los calculos. Entonces basta con reemplazar en la ecuación 1 los volúmenes añadidos de cada sustancia para determinar la fracción molar de las soluciones de partida. El segundo cálculo que hay que hacer es la determinación de las fracciones molares de los productos de cabeza y cola partiendo de sus respectivos índices de refracción. Para ello se utiliza la siguiente curva de calibración. INSERTE CURVA DE CALIBRACIÓN Cuya ecuación es:
( 2 ) INSERTE AJUSTE POLINÓMICO DE LA CURVA DE CALIBRACIÓN A partir de la ecuación 2 se puede determinar la fracción molar de las soluciones a partir del índice de refracción medido. 6. TABLA DE RESULTADOS
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS
8. CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
9. COSTOS Para calcular los costos del procedimiento, se tuvieron en cuenta cuatro variables, las cuales aparecen listadas en las tablas de costos en la columna de concepto. Es importante aclarar que en los casos de asesoría ingeniero y préstamo del equipo, son estimaciones de lo que creemos estaría dispuesto alguien a pagar por el concepto respectivo en un procedimiento como el realizado. En el caso de hora operario se estimó con un sueldo base de $1.500.000 y el precio del propanol fue consultado en internet. No se tuvieron en cuenta los costos 5
energéticos o de consumo de agua pues son costos periódicos del laboratorio y están incluidos en el préstamo de los equipos. Tabla 3 Costos del procedimiento
Concepto Hora Operario
Valor unitario
cantida d
$ 6.250,00
4
Asesoría Ingeniero
$ 20.000,00
1
Préstamo del equipo
$ 35.000,00
1
Propanol (500 ml)
$ 26.630,67
100 Costo
10.
Vr total $ 25.000,0 0 $ 20.000,0 0 $ 35.000,0 0 $ 5.326,13 $ 85.326,1 3
BIBLIOGRAFÍA
Smith, J., & Van Ness, H. (2007). Introducción a la termodinámica en Ingeniería Química. McGraw-Hill. Jaime Figueroa A., (2004), Manual de Practicas de Fisicoquímica, Universidad Nacional de Colombia. Aspen Plus. (2016). Bedford, Massachusetts: Aspen Tech, Inc.
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