Capítulo 5. Análisis y discusión de resultadoscatarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lpro/vega_z_j/capitulo5.pdf... la densidad y solubilidad de los CTE, así como de la alcanolamina

Capítulo 5. Análisis y discusión de resultados

Los resultados experimentales de densidad, tensión superficial y espumación de las

soluciones acuosas preparadas con 1-amino-2-propanol (MIPA) en presencia de cinco y

tres mil partes por millón de compuestos térmicamente estables se muestran a continuación.

Con la finalidad de obtener nuevos resultados y completar experimentaciones anteriormente

realizadas dentro del laboratorio, todos los resultados generados para densidad y tensión

superficial fueron obtenidos a condiciones de presión atmosférica en un rango de

temperatura de (293.15 K a 343.15) K, con incrementos de 10 K entre cada medición, en el

caso de estabilidad de espuma los experimentos se realizaron a (313.15 y 323.15) K.

Cabe recordar que para las mediciones de densidad y tensión superficial con MIPA,

se utilizaron las mismas muestras, preparadas en viales de 4 cm3 dadas en concentración

molar. Para los resultados de espumación, las concentraciones de las soluciones acuosas

fueron diferentes, se prepararon soluciones de 25 cm3 en porcentaje masa/masa.

5.1 Mezclas a estudiar

Para calibrar los equipos de densidad, tensión superficial y espumación, fue necesario

comparar los resultados con trabajos anteriormente publicados. Para los equipos de

densidad y tensión superficial fueron preparadas soluciones en todo el intervalo de

concentración, en fracción molar y con un volumen de 4 cm3, posteriormente para la

experimentación se preparó una mezcla 40 % masa MIPA + 60 % agua en presencia de

compuestos térmicamente estables en fracción molar y con un volumen de 4 cm3. Para

calibración del equipo de espumación, se prepararon mezclas acuosas de (40 y 60) % masa

MIPA en matraces de 25 cm3, para la experimentación con espumación, se utilizó

únicamente la mezcla 40% MIPA + 60% agua en presencia de compuestos térmicamente

estables.

Como se mencionó anteriormente, las soluciones acuosas de MIPA fueron

preparadas por el método de pesada. Para mediciones de densidad y tensión superficial, se

tomaron en cuenta las concentraciones en fracción molar que proponía Álvarez et al.

(2003). En la Tabla 5.1.2, se muestran la concentración en % masa y fracción molar de

MIPA (x1) y las masas en gramos (m1 y m2) que se utilizaron para preparar las soluciones

en viales de 4 cm3.

Tabla 5.1.2. Concentraciones en fracción molar preparadas para el sistema x1 MIPA + (1- x1) H2O

Soluciones con MIPA

% Masa MIPA x 1 m1 m2

0 % 0 0 4.0

5 % 0.0125 0.2262 3.7738

10 % 0.0259 0.4502 3.5498

20 % 0.0565 0.9013 3.0987

30 % 0.0931 1.3521 2.6479

40 % 0.1378 1.8040 2.1960

50 % 0.1933 2.2546 1.7454

60 % 0.2644 2.7057 1.2943

70 % 0.3586 3.1570 0.8430

80 % 0.4894 3.6083 0.3917

90 % 0.6832 3.8032 0.1968

100 % 1 4.0 0

En el caso del estudio de índice de estabilidad de espuma, las soluciones acuosas se

prepararon de manera diferente y en mayor volumen que las empleadas para densidad y

tensión superficial, el volumen fue de 25 cm3 y la concentración de MIPA fue 40 % masa.

Además, se preparó una solución acuosa 60 % MIPA con el fin de comparar contra datos

publicados dentro del Instituto Mexicano del Petróleo y tener mayor conocimiento de los

resultados de índice de estabilidad de espuma.

5.2 Resultados experimentales de densidad

Los resultados de densidad generados en este trabajo fueron realizados para una solución

40 % masa MIPA + 60 % masa agua en presencia de compuestos térmicamente estables, a

condiciones de presión atmosférica y en un rango de temperaturas de (293.15 K a 343.15)

K, con incrementos de 10 K, los resultados fueron obtenidos con el densímetro Anton Paar

DMA 4500 M y se muestran en las Tablas 5.2.1 y 5.2.2. Es importante mencionar que este

tipo de densímetros son previamente programados por el fabricante, por lo que operan de

manera automática, exacta y confiable, y sólo es necesario cerciorarse de introducir la

solución de manera adecuada y esperar a que se estabilice el sistema. Los resultados de

densidad para las soluciones acuosas de la alcanolamina MIPA en presencia de CTE tienen

una incertidumbre ± 0.0044 g/cm3, dicho cálculo se muestra en el anexo E.

Algunos datos importantes como la densidad y solubilidad de los CTE, así como de

la alcanolamina 1-amino-2-propanol (MIPA) fueron obtenidos de “The Handbook of

Chemistry and Physics” (2008-2009) se incluyen a continuación:

Tabla 5.2.1. Tabla de propiedades de MIPA y CTE.

Compuesto

Fórmula

molecular

Masa molecular

(g/mol) ρ (g/cm3) Solubilidad (g/100 g H2O)

1-Amino-2-Propanol C3H9NO 75.10 0.98 Soluble en agua

Formiato de sodio NaCHO2 68.01 1.92 94.90

Oxalato de sodio Na2C2O4 134.00 2.34 3.61

Ácido acético C2H4O2 60.05 1.04 Soluble en agua

Ácido fórmico CH2O2 46.04 1.22 Soluble en agua

Es importante considerar que la densidad y solubilidad de los CTE en presencia de

agua puede llegar a ser un factor importante para la determinación de la densidad de la

solución acuosa de MIPA en presencia de los CTE.

Primero se hicieron las mediciones para las solución acuosas de MIPA en presencia

de cinco mil partes por millón de compuestos térmicamente estables, posteriormente se

realizaron las mediciones para la solución acuosa de MIPA en presencia de tres mil partes

por millón de compuestos térmicamente estables.

Tabla 5.2.2. Resultados experimentales de densidad, ρ, obtenidos para soluciones acuosas con 40 % masa

MIPA en presencia de 5000 ppm de compuestos térmicamente estables.

5000 ppm CTE ρ/(g/cm3)

T/K Formiato de Sodio Oxalato de Sodio Ácido Acético Ácido Fórmico

Concentración

MIPA/40 % masa

293.15 1.01084 1.01068 1.01097 1.01024 1.00747

303.15 1.00486 1.00472 1.00453 1.00448 1.00141

313.15 0.99853 0.99842 0.99803 0.99821 0.99521

323.15 0.99184 0.99174 0.99148 0.99158 0.98846

333.15 0.98481 0.98471 0.98508 0.9846 0.98138

343.15 0.97743 0.97733 0.97793 0.9773 0.97415

Tabla 5.2.3. Resultados experimentales de densidad, ρ, obtenidos para soluciones acuosas con 40 % masa

MIPA en presencia de 3000 ppm de compuestos térmicamente estables.

3000 ppm CTE ρ/(g/cm3)

T/K

Formiato de

Sodio Oxalato de Sodio Ácido Acético Ácido Fórmico

Concentración

MIPA/40 % masa

293.15 1.00952 1.00971 1.00971 1.00912 1.00747

303.15 1.00352 1.00377 1.00377 1.00317 1.00141

313.15 0.99715 0.99745 0.99745 0.99685 0.99521

323.15 0.99043 0.99079 0.99079 0.99017 0.98846

333.15 0.98337 0.9838 0.9838 0.98314 0.98138

343.15 0.97597 0.97645 0.97645 0.97578 0.97415

En las siguientes figuras se grafican los resultados experimentales de densidad de

las soluciones de MIPA en presencia de compuestos térmicamente estables, este

comportamiento se expresa en lineas ascendentes dentro del gráfico.

0.9742

0.9792

0.9842

0.9892

0.9942

0.9992

1.0042

1.0092

1.0142

293.15 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15

ρ/(

g/cm

3)

T/K

40% masa de MIPA

+ 3000 ppm

+ 5000 ppm

Figura 5.2.4. Comportamiento de la densidad experimental de la solución acuosa 40 %masa MIPA en

presencia de formiato de sodio, como función de la temperatura.

En la Figura 5.2.3 se compara el efecto de la adicion de CTE a la solucion acuosa de

MIPA. El comportamiento que denotan las lineas, el cual se refiere a la densidad de la

solucion acuosa de alcanolamina en presencia de CTE, es que un aumento de temperatura

disminuye la densidad de la muestra, pues a 293.15 K, la densidad de la muestra en

presencia de tres mil partes por millón de formiato de sodio tiene un valor de 1.00952 g/cm3,

y al aumentar la temperatura a 343.15 K, la densidad decrementó hasta llegar a un valor de 0.97597

g/cm3, esto se debe a que la densidad está difinida por el volumen, por lo que un aumento de

temperatura aumenta el volumen de la muestra, para una masa constante. Se puede observar

que un aumento en la concentración de formiato de sodio tiende a aumentar la densidad de

la solución, pues la solucion acuosa de alcanolamina sin presencia de CTE tiene una

densidad de 1.00747 g/cm3 a 293.15 K y un aumento de tres mil partes por millón hace que la

densidad de la muestra aumente a 1.00952 g/cm3, y un aumento de dos mil partes por millón más

tiene como efecto un aumento de densidad hasta 1.01084 g/cm3, aparentemente el aumento de la

densidad es mínimo tratándose de un incremento de dos mil partes por millon de CTE en la

muestra.

Figura 5.2.5. Comportamiento de la densidad experimental de la solución acuosa 40 % masa MIPA en

presencia de oxalato de sodio como, función de la temperatura.

0.9742

0.9792

0.9842

0.9892

0.9942

0.9992

1.0042

1.0092

1.0142

293.15 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15

ρ/(

g/cm

3 )

T/K

40 % masa de MIPA

+ 3000 ppm

+ 5000 ppm

El mismo comportamiento se presenta en la Figura 5.2.4. El aumento de oxalato de

sodio en la muestra aumenta la densidad de la solución acuosa de MIPA. El aumento de la

densidad de la muestra en presencia de formiato de sodio, arroja un resultado de 0.99043

g/cm3 a 323.15 K, miestras que la densidad de la solución en presencia de oxalato de sodio

y a la misma temperatura es de 0.99079 g/cm3, esto quiere decir que la densidad se ve

modificada de mayor manera en la muestra en presencia de formiato de sodio, esto

probablemente se deba a la capacidad de solubilidad del oxalato de sodio en la muestra,

aunque un amento de la concentración de oxalato deja de afectar de manera considerable la

muestra, pues con la presencia de tres mil partes por millon de CTE se tiene una densidad

0.99079 g/cm3

a 323.15 K y en presencia de cinco mil partes por millón la densidad es de 0.99174

g/cm3.

Figura 5.2.6. Resultados experimentales de densidad de la solución acuosa 40 % masa MIPA en presencia

de ácido acético, como función de la temperatura.

0.9742

0.9792

0.9842

0.9892

0.9942

0.9992

1.0042

1.0092

1.0142

293.15 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15

ρ/(

g/cm

3 )

T/K

40% masa de MIPA

+ 3000 ppm

+ 5000 ppm

Figura 5.2.7. Resultados experimentales de densidad de solución acuosa de MIPA en presencia de ácido

fórmico como función de la temperatura.

Las Figuras 5.2.5 y 5.2.6 describen un comportamiento similar en cuanto el

aumento de la densidad de la solucion de MIPA en presencia del compuesto termoestable

en la solución, esto se debe que se tratan de ácidos, por lo que se espera un comportamiento

parecido entre ellos, ademas de ser solubles en agua. El ácido acético parece tener mayor

efecto en la solución, y al igual que el oxalato de sodio, un aumento de concentración de

éste no afecta de manera considerable la densidad; no asi el ácido fórmico que incrementa

más la densidad de la mezcla en todo el rango de temperaturas con un aumento de

concentracion.

A continuacion, se analiza el efecto que tienen cada CTE en la solución acuosa de

MIPA.

0.9742

0.9792

0.9842

0.9892

0.9942

0.9992

1.0042

1.0092

1.0142

293.15 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15

ρ/(

g/cm

3 )

T/K

40% masa de MIPA

+ 3000 ppm

+ 5000 ppm

Figura 5.2.8. Comportamiento de densidad del la solución acuosa de MIPA en presencia de 3000 ppm de

CTE, como función de la temperatura.

El efecto de la adicion de tres mil partes por millon de CTE en la solución acuosa de

MIPA es evidente, la densidad de la solución acuosa aumenta con el aumento de cualquier

CTE, debido al pequeño margen de densidad que se maneja en este análisis, no se puede

apreciar el efecto de cada CTE en común, aunque se observa que la adición de oxalato de

sodio y formiato de sodio a la muestra tienen un efecto mayor en el aumento de densidad de

la muestra en todo el rango de temperaturas, pues son los CTE menos solubles, por otro

lado, el ácido fórmico es el CTE que menos altera la muestra, este comportamiento

probablemente sea efecto de la masa molecular del CTE, pues tanto el oxalato de sodio

como el formiato de sodio tienen una masa molecular de 134g/mol y 68.01 g/mol

respectivamente, mientras que el acido fórmico tiene la masa molecular más baja con 46.03

g/mol.

Figura 5.2.9. Comparación de densidades de la solución acuosa de MIPA en presencia de 5000 ppm de

CTE, como función de la temperatura.

Cinco mil partes por millón de CTE en la muestra 40 % masa MIPA tienen mayor

impacto sobre la muestra, sin embargo, algunos CTE, como el oxalato de sodio y el ácido

acetico dejan de aumentar considerablemente la densidad de la muestra al seguir

aumentando su concentracion. El ácido acético tiene una masa molecular de 60.05 g/mol, y

tiene mayor efecto sobre la solucion a altas temperaturas. El ácido fórmico, que posee la

masa molecular más baja, disminuye la densidad de la solución acuosa de MIPA a altas

temperaturas, pero todos los CTE tienen un comportamiento similar sobre la solución

acuosa, esto es visible en todo el rango de temperatura, pero a 343.15 K, la densidad de la

solución sin CTE es de 0.97578 g/cm3, y la mínima modificación de densidad se presenta en

presencia de acido fórmico, el cual tiene la menor masa molecular de todos los CTE, arrojando una

densidad de 0.97415 g/cm3.

5.3 Resultados experimentales de tensión superficial

Con el fin de comprobar la reproducibilidad del experimento se tomaron mediciones para

comparar resultados, y así poder continuar con el experimento con solución acuosa de

MIPA en presencia de CTE.

Se tomaron en cuenta las concentraciones en fracción molar que reportó el artículo

de la universidad de Vigo en España (Álvarez et al., 2003). Dicho artículo hace

experimentación con la tensión superficial de soluciones acuosas de MIPA, el experimento

se llevó a cabo a 298.15 K y presión atmosférica. Los resultados obtenidos con estas

concentraciones fueron comparados con la misma literatura. En la Tabla 5.3.1, se muestra

como resultado el promedio de doce mediciones para cada concentración, en la Figura

5.3.2, se ilustra gráficamente la comparación.

Tabla 5.3.1. Comparación de tensión superficial obtenida para la solución acuosa de MIPA para

reproducibilidad de datos.

γ/(mN/m)

x MIPA

Concentración

MIPA /% masa Literatura Este trabajo

0 0 72.010 71.89

0.0125 5 66.340 65.34

0.0259 10 62.200 61.63

0.0565 20 56.950 56.90

0.0931 30 53.590 53.43

0.1378 40 51.070 50.25

0.1933 50 49.000 48.10

0.2644 60 47.180 45.68

0.3586 70 45.400 42.98

0.4894 80 43.430 40.03

0.6832 90 40.970 37.11

1 100 37.380 35.95

Figura 5.3.2. Grafica de comparación de tensión superficial obtenida para la solución acuosa de MIPA

como función de su concentración.

La experimentación realizada por Álvarez et al. (2003) se hizo mediante el uso del

KRÜSS Drop Shape Analysis System, modelo G10/DSA10, el cual hace uso del método de

la gota pendiente. Este programa consiste en la captura de imágenes de una gota formada

dentro de una cámara térmica, donde mediante la ecuación de Laplace Young (Ec. 4.5.1) se

obtienen resultados de tensión superficial. La experimentación realizada por Álvarez y

compañía tiene una incertidumbre de ± 0.2 mN/m.

Es importante tener en cuenta ciertos factores, tales como la tensión superficial y

solubilidad de los CTE, pues de ellos pueden depender los resultados de mediciones de

tensión superficial de la solución acuosa de alcanolamina en presencia de estos CTE.

Tabla 5.3.3. Tabla de propiedades de CTE a diferentes temperaturas.

γ/(mN/m)

Compuesto

Formula

molecula

r

Peso molecular

(g/mol)

298.15

K

323.15

K

348.15

K

Solubilidad

(g/100 g H2O)

1-Amino-2-

propanol C3H9NO 75.109 0.99 0.99 0.97 soluble en agua

Ácido acético C2H4O2 68.01 27.1 24.61 22.13 soluble en agua

35

40

45

50

55

60

65

70

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

γ/(m

N/m

)

Concentracion Mipa

Literatura

Experimentación

Ácido fórmico CH2O2 134 37.13 34.38 31.64 soluble en agua

Formiato de sodio NaCHO2 60.05 - - - 94.9

Oxalato de sodio Na2C2O4 46.04 - - - 3.61

Se puede apreciar que tanto el formiato de sodio, como el oxalato de sodio no

cuentan con valores de tensión superficial por que en las temperaturas reportadas estos CTE

están presentes en fase sólida.

Las mediciones de tensión superficial de este trabajo fueron hechas para una

solución acuosa con 40 % masa de MIPA en presencia de CTE, a presión atmosférica y en

un rango de temperatura de (293.15 K a 343.15) K, con incrementos de 10 K con el equipo

FTA 200, mediante el método de gota pendiente. En el caso de los resultados

experimentales obtenidos de tensión superficial para MIPA, tienen una incertidumbre de ±

0.22 mN/m y dicho cálculo de muestra en el Anexo E.

Los resultados experimentales se muestran en las Tablas 5.3.1 y 5.3.2, éstos se

tratan de un promedio de doce mediciones realizadas a diez gotas de solución acuosa de

MIPA en presencia de CTE.

Tabla 5.3.4. Tensión superficial obtenida para soluciones acuosas 40% masa MIPA en presencia de 5000

ppm de compuestos térmicamente estables.

5000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato de

Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 293.15 50.33 51.38 51.79 51.95 51.59

2 303.15 48.98 49.97 50.11 50.26 50.43

3 313.15 47.95 48.84 48.99 48.95 49.41

4 323.15 47.19 47.81 48.01 48.05 48.30

5 333.15 46.47 46.88 47.14 47.20 47.24

6 343.15 45.67 46.03 46.26 46.26 46.35

Tabla 5.3.5. Tensión superficial obtenida para soluciones acuosas con 40 % masa MIPA, en presencia de

3000 ppm de compuestos térmicamente estables.

3000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato de

Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 293.15 50.33 51.48 51.65 51.26 51.72

2 303.15 48.98 50.01 49.96 49.75 50.27

3 313.15 47.95 48.92 48.73 48.63 49.15

4 323.15 47.19 47.92 47.80 47.55 48.06

5 333.15 46.47 47.07 46.82 46.73 47.15

6 343.15 45.67 46.47 45.95 46.03 46.10

Figura 5.3.6. Gráfica de tensión superficial de la solución acuosa de MIPA en presencia de formiato de

sodio como función de la temperatura.

La presencia de formiato de sodio tiene un efecto notorio sobre la solución acuosa

de MIPA, la tensión superficial tiene un aumento de 1.32 mN/m a 293.15 K para tres mil

partes por millón y un incremento de 1.46 mN/m para cinco mil partes por millón, lo que es

un aumento considerable en la tensión superficial de la solución en presencia de este CTE,

esto se debe a las cualidades que tienen los CTE, un aumento en la concentración del

45.67

46.67

47.67

48.67

49.67

50.67

51.67

293.15 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15

γ/(m

N/m

)

T/K

40% masa de MIPA

+ 3000 ppm

+ 5000 ppm

mismo se refleja todavía más en la tensión superficial, disminuyendo conforme se

incrementa la temperatura.

Figura 5.3.7. Resultados experimentales de tensión superficial de la solución acuosa de MIPA en

presencia de oxalato de sodio.

El mismo comportamiento es apreciable para la presencia oxalato de sodio en la

solución, existe tiene un efecto considerable sobre la solución de MIPA ya que al aumentar

la concentración también lo hace la tensión superficial en todo el rango de temperatura, este

efecto es mucho más visible a 323.15 K cuando se obtienen valores de tensión superficial

de 47.55 mN/m y 48.95 mN/m para tres y cinco mil partes por millón, respectivamente, un

aumento de 0.36 mN/m y 0.86 mN/m, respectivamente, sobre la solución sin CTE.

45.67

46.67

47.67

48.67

49.67

50.67

51.67

293.15 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15

γ/(m

N/m

)

T/K

40% masa de MIPA

+ 3000 ppm

+ 5000 ppm

Figura 5.3.8. Gráfica de tensión superficial de la solución acuosa de MIPA en presencia de ácido acético.

Como ya se ha visto, la adición de CTE, en este caso ácido acético, a la solución

acuosa de MIPA se refleja en un aumento en la tensión superficial. El ácido acético en la

muestra se refleja en un aumento de la tensión superficial, aunque cuando aumenta la

concentración de ácido acético, la tensión superficial no sufre grandes cambios a

comparación de la concentración más baja, pues a 323.15 K la diferencia de tensión

superficial entre tres mil y cinco mil partes por millón de acido acético es tan solo de 0.11

mN/m.

45.67

46.67

47.67

48.67

49.67

50.67

293.15 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15

γ/(m

N/m

))

T/K

40% masa de MIPA

+ 3000 ppm

+ 5000 ppm

Figura 5.3.9. Gráfica de tensión superficial de la solución acuosa de MIPA en presencia de ácido fórmico.

El ácido fórmico, al igual que el ácido acético, aumenta la tensión superficial de la

solución de MIPA, pero un aumento en su concentración parece dejar de seguir

incrementando la tensión superficial.

45.67

46.67

47.67

48.67

49.67

50.67

51.67

293.15 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15

γ/(m

N/m

)

T/K

40% masa de MIPA

+ 3000 ppm

+ 5000 ppm

45.670

46.670

47.670

48.670

49.670

50.670

51.670

293.15 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15

γ/(m

N/m

)

T/K

40% masa de MIPA

Acido acético

Acido Fórmico

formiato de Sodio

Oxalato de Sodio

Figura 5.3.10. Comparación de tensión superficial de la solución acuosa de MIPA en presencia de 3000

ppm de CTE como función de la temperatura.

Tres mil partes por millón de CTE en la solución acuosa de MIPA aumenta la

tensión superficial de manera considerable a mayor temperatura, el mínimo aumento

registrado es a 343.15 K, cuando existe la presencia de oxalato de sodio, se tiene un valor

de 46.03 mN/m, un aumento de 0.36 mN/m sobre la solución sin CTE. Se puede observar

que el CTE que más influye sobre la tensión superficial es el ácido fórmico que a 303.15 K

tiene una tensión superficial de 50.27 mN/m, muy por encima de 48.98 mN/m que registra

la solución sin CTE, mientras que el oxalato de sodio es el CTE que menos altera la

solución, es importante señalar que todos los CTE tienen un comportamiento similar, donde

a 343.15 K todos tienen valores de tensión superficial similares, donde la mínima diferencia

es de 0.28 mN/m cuando hay presencia de formiato de sodio, y la máxima diferencia es de

0.43 mN/m en presencia de acido fórmico.

Figura 5.3.11. Comparación de tensión superficial de la solución acuosa de MIPA en presencia de 5000

ppm de CTE como función de la temperatura.

45.67

46.67

47.67

48.67

49.67

50.67

51.67

293.15 303.15 313.15 323.15 333.15 343.15

γ/(m

N/m

)

T/K

40% masa de MIPA

Acido Acético

Acido Fórmico

Formiato de Sodio

Oxalato de Sodio

El efecto que tiene cinco mil partes por millón de CTE en la solución acuosa 40 %

masa de MIPA es de mayor consideración, y los valores más altos se obtienen cuando se

tiene ácido fórmico, su punto más elevado es a 313.15 K, con una tensión superficial de

49.41 mN/m, seguido por la solución en presencia de formiato de sodio, la cual tiene un

valor de 48.99 mN/m. A partir de 333.15 K, los CTE tienen un comportamiento similar,

pues la el CTE con la menor tensión superficial es el acido acético con 46.88 mN/m y la

mayor tensión superficial existe en presencia de acido fórmico con 47.24 mN/m, el oxalato

de sodio tiene valores más altos a bajas temperaturas, pero cuando ésta se incrementa, su

comportamiento es similar al ácido acético y formiato de sodio.

Cada uno de los puntos reportados para la tensión superficial reportados en las

Tablas 5.3.1 y 5.3.2 es el promedio de doce determinaciones que se hicieron a cada una de

las doce gotas frescas que mostraron un comportamiento similar. En las Tablas 5.3.9 y

5.3.10 se muestran los doce puntos registrados para obtener el promedio de la tensión

superficial de la solución acuosa de MIPA en presencia de cinco y tres mil partes por

millón de CTE. respectivamente.

Tabla 5.3.12. Resultados experimentales de tensión superficial obtenidos para soluciones acuosas 40 %

masa MIPA en presencia de 5000 ppm de compuestos térmicamente estables.

5000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato de

Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 293.15 50.56 51.40 51.59 51.90 51.60

2 293.15 50.39 51.52 51.76 51.91 51.59

3 293.15 50.41 51.32 51.88 51.97 51.50

4 293.15 50.31 52.45 51.89 51.90 51.62

5 293.15 50.33 51.50 51.77 51.99 51.61

6 293.15 50.33 51.43 51.78 51.95 51.69

7 293.15 50.34 51.42 51.76 51.89 51.53

8 293.15 50.33 51.49 51.66 51.99 51.62

9 293.15 50.03 51.36 51.99 51.97 51.60

10 293.15 50.18 51.62 51.78 51.95 51.61

11 293.15 50.39 51.11 51.79 51.99 51.65

12 293.15 50.38 51.12 51.79 51.99 51.60

Promedio 50.33 51.48 51.79 51.95 51.60

Desviación estándar 0.13 0.34 0.10 0.04 0.05

5000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato de

Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 303.15 48.99 50.44 50.01 50.07 51.05

2 303.15 48.38 50.29 50.36 50.14 50.21

3 303.15 48.55 49.93 50.40 50.51 50.10

4 303.15 49.57 50.55 50.00 50.00 50.13

5 303.15 48.97 50.01 50.35 50.63 50.49

6 303.15 48.93 49.80 50.15 50.67 50.37

7 303.15 49.07 49.75 49.84 50.60 50.47

8 303.15 49.01 49.88 49.80 50.00 50.60

9 303.15 49.13 49.80 49.97 50.01 50.42

10 303.15 49.57 49.82 50.15 50.07 50.52

11 303.15 49.51 49.89 50.25 50.43 50.42

12 303.15 49.18 50.01 49.99 50.03 50.52

Promedio 49.07 50.01 50.11 50.26 50.44


5000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato de

Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 313.15 48.01 49.01 48.96 48.87 49.13

2 313.15 48.02 48.88 48.99 48.81 49.13

3 313.15 48.00 48.97 48.87 49.01 49.10

4 313.15 47.99 48.90 48.89 49.03 49.12

5 313.15 47.91 48.92 48.55 49.08 49.51

6 313.15 47.98 48.68 49.10 49.01 49.31

7 313.15 48.02 48.41 48.90 48.72 49.87

8 313.15 48.20 48.89 48.99 49.18 49.33

9 313.15 47.71 48.94 48.79 49.19 49.76

10 313.15 47.93 48.99 49.65 48.57 49.41

11 313.15 47.69 49.32 49.15 48.97 49.47

12 313.15 47.93 49.19 48.99 48.99 49.82

Promedio 47.95 48.92 48.99 48.95 49.41


5000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato de

Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 323.15 46.93 47.92 48.05 48.30 48.59

2 323.15 47.06 47.89 48.15 48.02 48.51

3 323.15 47.02 47.79 47.99 47.84 48.83

4 323.15 46.88 47.89 47.92 47.97 48.25

5 323.15 47.07 48.52 47.44 48.00 48.15

6 323.15 47.89 47.88 47.39 47.58 48.26

7 323.15 47.09 47.62 48.57 48.50 47.99

8 323.15 47.10 47.99 48.19 47.85 47.92

9 323.15 47.09 47.88 48.30 48.15 48.14

10 323.15 46.99 47.73 48.12 48.19 48.53

11 323.15 46.95 47.98 48.00 47.99 48.11

12 323.15 46.90 47.92 47.97 48.23 48.27

Promedio 47.08 47.92 48.01 48.05 48.30


5000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato de

Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 333.15 46.80 46.98 47.21 46.98 47.25

2 333.15 46.55 46.93 47.36 47.01 47.42

3 333.15 46.09 46.95 47.12 47.02 47.25

4 333.15 46.54 47.19 47.13 47.35 46.85

5 333.15 46.68 47.28 47.19 46.81 46.73

6 333.15 46.04 47.32 47.03 46.83 47.45

7 333.15 46.31 47.15 47.14 47.01 47.35

8 333.15 46.37 47.04 46.95 46.61 46.96

9 333.15 46.52 46.99 47.07 47.99 47.34

10 333.15 46.48 46.93 47.13 46.92 47.98

11 333.15 46.47 47.09 47.17 46.83 46.88

12 333.15 46.81 47.00 47.20 46.85 47.55

Promedio 46.47 47.07 47.14 47.02 47.25


5000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato de

Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 343.15 45.50 46.39 46.50 46.47 47.17

2 343.15 45.59 46.50 46.66 46.30 46.18

3 343.15 45.97 46.55 46.15 46.15 46.19

4 343.15 45.69 46.60 45.99 45.82 46.05

5 343.15 45.81 46.76 45.78 45.91 46.14

6 343.15 45.67 46.29 46.26 46.25 46.69

7 343.15 45.88 46.59 45.99 46.51 46.29

8 343.15 45.68 46.48 46.31 46.58 46.91

9 343.15 45.67 45.94 46.67 46.45 46.29

10 343.15 45.58 46.70 46.35 46.39 46.10

11 343.15 45.41 46.49 46.15 46.25 46.23

12 343.15 45.55 46.29 46.28 46.05 46.01

Promedio 45.67 46.47 46.26 46.26 46.35


Tabla 5.3.13. Resultados experimentales de tensión superficial obtenidos para soluciones acuosas 40 %

masa MIPA en presencia de 3000 ppm de compuestos térmicamente estables.

3000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato

de Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 293.15 49.99 51.77 51.96 51.02 51.89

2 293.15 50.35 51.30 51.93 51.26 51.82

3 293.15 50.76 51.20 51.63 51.37 51.94

4 293.15 50.15 51.35 51.16 51.46 52.00

5 293.15 50.33 51.70 51.21 51.15 51.90

6 293.15 50.33 51.38 51.42 51.31 51.64

7 293.15 50.25 51.17 51.83 51.15 51.48

8 293.15 50.51 51.17 51.70 51.07 51.13

9 293.15 50.10 51.58 51.66 51.42 51.63

10 293.15 50.45 51.57 51.95 51.57 51.70

11 293.15 50.33 50.99 51.49 51.40 51.58

12 293.15 50.38 51.38 51.86 50.89 51.98

Promedio 50.33 51.38 51.65 51.26 51.72


3000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato

de Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 303.15 49.06 49.90 49.94 49.09 49.88

2 303.15 48.87 49.77 49.63 49.19 50.18

3 303.15 48.99 49.67 49.66 49.57 50.38

4 303.15 49.18 49.96 49.70 49.90 50.47

5 303.15 49.07 49.82 49.98 49.64 50.35

6 303.15 49.27 49.96 49.83 49.73 50.03

7 303.15 48.98 49.89 49.88 49.99 50.22

8 303.15 48.67 49.67 49.79 49.99 50.52

9 303.15 49.32 50.51 50.85 49.63 50.30

10 303.15 49.37 50.15 50.26 49.79 50.25

11 303.15 49.01 49.87 50.16 50.48 50.30

12 303.15 49.06 50.47 49.79 50.02 50.33

Promedio 49.07 49.97 49.96 49.75 50.27


3000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato

de Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 313.15 47.98 48.63 48.85 48.11 49.01

2 313.15 47.69 48.75 48.97 48.68 49.04

3 313.15 48.01 49.36 48.96 48.69 49.15

4 313.15 47.99 49.25 48.72 48.78 49.14

5 313.15 48.23 48.45 47.95 48.63 49.21

6 313.15 47.95 48.85 48.83 48.77 49.26

7 313.15 47.95 48.46 48.97 48.67 49.15

8 313.15 47.93 48.75 48.92 48.84 49.19

9 313.15 47.88 48.92 47.99 48.87 49.32

10 313.15 47.93 48.76 48.97 48.16 49.26

11 313.15 47.99 48.88 48.72 48.63 49.08

12 313.15 47.83 49.01 48.92 48.69 49.03

Promedio 47.95 48.84 48.73 48.63 49.15


3000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato

de Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 323.15 47.04 47.97 47.74 47.32 48.31

2 323.15 47.12 47.33 47.92 47.60 48.28

3 323.15 47.02 47.91 47.93 47.34 48.10

4 323.15 46.78 47.81 47.85 47.51 48.13

5 323.15 46.53 47.56 47.66 47.47 48.31

6 323.15 47.89 47.87 47.98 47.75 48.05

7 323.15 46.99 47.92 47.99 47.53 47.88

8 323.15 47.19 47.80 47.55 47.54 47.35

9 323.15 47.09 47.31 47.80 47.87 47.99

10 323.15 47.18 47.76 47.81 47.57 47.87

11 323.15 47.09 48.38 47.50 47.50 47.98

12 323.15 47.21 48.05 47.87 47.59 48.49

Promedio 47.09 47.81 47.80 47.55 48.06


3000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato

de Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 333.15 46.80 46.97 46.91 46.53 47.22

2 333.15 46.55 46.59 46.91 46.07 47.20

3 333.15 46.09 46.77 46.59 46.71 47.15

4 333.15 46.54 46.83 46.58 47.08 47.03

5 333.15 46.68 46.90 46.52 46.99 47.36

6 333.15 46.04 47.04 46.81 46.73 47.16

7 333.15 46.01 47.09 46.66 47.00 47.22

8 333.15 46.47 47.16 47.32 46.55 47.17

9 333.15 46.92 46.29 47.00 46.67 47.01

10 333.15 46.98 46.87 47.00 46.10 47.02

11 333.15 46.47 47.23 46.82 46.52 47.10

12 333.15 46.11 46.77 46.67 47.82 47.19

Promedio 46.47 46.88 46.81 46.73 47.15


3000 ppm γ/(mN/m)

Medición T/ K

Concentración

MIPA/40 %

masa

Ácido

Acético

Formiato

de Sodio

Oxalato de

Sodio

Ácido

Fórmico

1 343.15 45.89 46.01 45.98 46.34 46.00

2 343.15 45.59 45.67 45.90 46.01 46.15

3 343.15 45.67 45.37 45.89 46.00 45.91

4 343.15 44.86 46.05 45.97 45.89 45.86

5 343.15 45.98 46.35 45.91 46.15 45.98

6 343.15 45.67 46.22 45.99 45.11 46.17

7 343.15 45.80 45.39 45.96 46.30 46.32

8 343.15 45.95 46.50 45.96 46.58 46.19

9 343.15 45.48 46.52 46.00 46.10 46.09

10 343.15 45.68 46.09 45.98 45.68 46.81

11 343.15 45.51 46.03 46.01 46.17 45.85

12 343.15 45.95 46.12 45.81 46.04 45.90

Promedio 45.67 46.03 45.95 46.03 46.10


5.4 Resultados experimentales de índice de estabilidad de espuma

El índice de estabilidad de espuma se calculó utilizando gas natural de una línea comercial

de suministro como medio burbujeante. Las determinaciones experimentales se realizaron

con un volumen de 25 cm3 de una solución acuosa 40 % masa de MIPA y con un flujo

constante de gas de 10.5 cm3/s. El área transversal del tubo de espumación tiene un área de

6.324cm2. Cada cinco minutos se hace un registro de la altura que alcanzaba la espuma

hasta llegar a noventa minutos, donde se observa que el sistema alcanzo un estado

estacionario. El cálculo de incertidumbre para todos los sistemas de espumación

corresponde a 0.35 s, este cálculo se muestra en el Anexo E.

Las condiciones del experimento fueron a presión atmosférica y temperaturas de

(313.15 y 323.15) K. Los resultados de espumación para la solución acuosa de MIPA se

muestran en la Tabla 5.4.1 y en forma gráfica en las Figuras 5.4.2 y 5.4.3, estos resultados

se compararon con experimentaciones realizadas anteriormente dentro del Instituto

Mexicano del Petróleo para comparar la reproducibilidad que tenía el experimento.

Tabla 5.4.1. Tabla de índice de estabilidad de espuma para la solución 40 % masa de MIPA, a (313.15 y

323.1)5 K.

Tiempo

(min)

∑/ s

313.15 K 323.15 K

(I) (II) (I) (II)

0 2.82 2.72 3.27 3.51

5 2.65 3.05 2.30 4.24

10 2.28 3.21 2.07 4.08

15 2.03 2.60 2.28 4.21

20 1.93 2.26 2.63 4.17

25 1.85 2.43 3.09 4.23

30 2.09 2.60 3.59 4.33

35 2.22 2.79 3.82 4.29

40 2.22 3.12 4.48 4.35

45 2.28 3.27 4.92 4.11

50 2.34 2.64 4.97 4.16

55 2.78 2.73 5.11 4.17

60 2.47 2.78 5.12 4.22

65 2.23 2.97 5.27 4.25

70 2.17 2.74 5.29 4.17

75 2.34 2.67 5.23 4.07

80 2.21 2.67 5.14 3.88

85 2.37 2.51 5.08 3.64

90 1.76 2.05 5.02 3.72

Promedio 2.26 2.73 4.14 4.09

Figura 5.4.2. Gráfica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de la solución acuosa 40 % masa

de MIPA, a 313.15 K (del Castillo Rodríguez, 2009) (Águila-Hernández, J., 2004).

La experimentación a 313.15 K describe un comportamiento similar a las

experimentaciones anteriormente realizadas en el Instituto Mexicano del Petróleo, lo que es

indicador de una buena reproducibilidad, la repetición del mismo experimento muestra un

comportamiento mucho más parecido entre sí e indica que el equipo se encuentra calibrado

y se puede continuar con la experimentación.

1.75

2.25

2.75

3.25

3.75

0 20 40 60 80

∑/

s

Tiempo (min)

313.15 K (I)

313.15 K (II)

Literatura I

Literatura II

2.05

2.55

3.05

3.55

4.05

4.55

5.05

0 20 40 60 80

∑/

s

Tiempo (min)

313.15 K (I)

313.15 K (II)

Literatura I

Literatura II


de MIPA, a 323.15 K (del Castillo Rodríguez, 2009) (Águila-Hernández, J., 2004).

La primera corrida a 323.15 K tiene un comportamiento fuera de lo esperado,

probablemente se deba a algún ajuste erróneo de la temperatura, o un mal lavado del

espumómetro, por lo que este resultado no tiene uso alguno, la segunda corrida denota un

mejor comportamiento, muy similar al de los experimentos anteriormente realizados y una

tendencia más estable, llegando a un estado estacionario a los noventa minutos.

Más tarde, esta solución fue expuesta a cinco y tres mil partes por millón de CTE

para poder comparar el efecto que tiene cada CTE sobre la solución de MIPA.

Tabla 5.4.4. Tabla de índice de estabilidad de espuma para la solución 40 %v masa de MIPA, en presencia

de 5000 y 3000 ppm de formiato de sodio, a (313.15 y 323.15) K.

Tiempo

(min)

∑/ s

5000 ppm de formiato

de sodio

3000 ppm de formiato

de sodio

313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K

0 4.77 6.22 4.23 4.97

5 8.68 9.83 7.89 8.85

10 8.56 10.55 7.73 8.79

15 8.72 10.45 7.87 8.74

20 9.07 10.51 7.73 8.68

25 9.37 10.16 7.75 8.46

30 9.53 9.93 7.69 8.13

35 9.81 9.69 7.67 8.02

40 9.89 9.20 7.54 7.70

45 9.82 8.95 7.49 7.34

50 9.49 8.69 7.47 6.96

55 9.27 8.36 7.14 6.48

60 9.32 8.27 6.94 6.31

65 9.10 7.99 6.88 6.08

70 9.02 7.79 6.62 5.77

75 8.56 7.49 6.39 5.55

80 8.44 7.12 6.38 5.37

85 8.29 7.08 6.38 5.30

90 8.19 6.90 6.36 5.12

Promedio 8.84 8.69 7.06 6.98


de MIPA, en presencia de 5000 y 3000 ppm de formiato de sodio, a (313.15 y 323.15) K.

Ambas concentraciones afectan considerablemente la solución acuosa de MIPA.

Una concentración mayor de formiato de sodio produce mayor espumación en el tiempo

dado, disminuyendo la misma conforme aumenta la temperatura, el comportamiento de la

espumación es similar en todos los casos, creciendo los primeros minutos para

posteriormente estabilizarse el sistema y encontrar el estado estacionario.

Tabla 5.4.6. Tabla de índice de estabilidad de espuma para la solución 40 % masa de MIPA y 60% masa

de agua en presencia de 5000 y 3000 ppm de oxalato de sodio, a (313.15 y 323.15) K.

Tiempo

(min)

∑/ s

5000 ppm de oxalato de

sodio

3000 ppm de oxalato de

sodio

313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K

0 11.91 8.69 3.27 3.10

5 11.25 9.62 4.58 6.38

10 11.76 9.11 6.21 6.76

15 11.61 8.72 6.33 6.64

20 11.42 7.93 6.38 6.78

2.05

3.05

4.05

5.05

6.05

7.05

8.05

9.05

10.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

∑/

s

Tiempo (min)

40% masa de MIPA a 313.15 K40% masa de MIPA a 323.15 K+ 3000 ppm a 313.15 K

+ 3000 ppm a 323.15 K

25 11.71 7.68 6.62 6.46

30 11.21 7.80 6.72 6.51

35 11.87 8.05 6.99 6.45

40 12.09 8.13 6.99 6.43

45 11.38 8.10 7.00 6.39

50 10.50 8.03 6.86 6.35

55 10.53 8.00 6.85 6.13

60 10.76 8.03 6.77 5.93

65 9.82 8.02 6.92 5.87

70 9.70 8.09 6.86 5.79

75 9.69 8.09 6.70 5.55

80 9.66 8.12 6.63 5.65

85 9.75 8.07 6.54 5.58

90 9.69 8.14 6.60 5.21

Promedio 10.86 8.23 6.41 6.00


de MIPA, en presencia de 5000 y 3000 ppm de oxalato de sodio, a (313.15 y 323.15) K.

El oxalato de sodio eleva el índice de espumación a medida que aumenta la

concentración de éste y para ambas concentraciones, la espumación disminuye conforme

aumenta la temperatura. Las corridas con tres mil partes por millón tienen un

2.05

4.05

6.05

8.05

10.05

12.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

∑/

s

Tiempo (min)

40% masa de MIPA a 313.15 K


+ 3000 ppm a 313.15 K

+ 3000 ppm a 323.15 K

+ 5000 ppm a 313.15 K

+ 5000 ppm a 323.15 K

comportamiento muy parecido entre sí, encontrando la estabilidad a los noventa minutos

aproximadamente, mientras que las corridas a cinco mil partes por millón tienen

comportamientos diferentes, presenciando una mayor espumación a 323.15 K, el cual es un

resultado esperado.


de agua en presencia de 5000 y 3000 ppm de acido acético, a (313.15 y 323.15) K.

Tiempo

(min)

∑/ s

5000 ppm de ácido

acético

3000 ppm de ácido

acético

313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K

0 6.80 5.03 7.46 7.65

5 9.87 8.79 7.35 7.75

10 9.94 9.18 7.27 7.95

15 9.80 9.29 7.16 7.78

20 9.20 9.35 7.07 7.59

25 9.16 9.26 7.02 7.59

30 8.93 9.01 7.19 7.47

35 8.91 8.77 7.28 7.34

40 8.85 8.66 7.24 7.20

45 9.01 8.56 7.20 7.00

50 8.48 7.96 6.99 6.85

55 8.16 7.46 6.84 6.85

60 7.94 7.00 6.81 6.75

65 7.86 6.89 6.57 6.58

70 8.28 6.36 6.51 6.57

75 7.33 6.34 6.51 6.23

80 6.95 6.11 6.28 5.92

85 6.76 6.32 6.11 5.97

90 6.78 6.41 6.08 5.79

Promedio 8.37 7.72 6.89 6.99


de MIPA, en presencia de 5000 y 3000 ppm de acido acético, a (313.15 y 323.15) K.

La experimentación con ácido acético fue nuevamente el esperado, al igual que los

otros CTE, se incrementa la espumación a mayor concentración de CTE, y disminuye la

espumación aumentando la temperatura.


de agua en presencia de 5000 y 3000 ppm de acido fórmico, a (313.15 y 323.15) K.

Tiempo

(min)

∑/ s

5000 ppm de ácido

fórmico

3000 ppm de ácido

fórmico

313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K

0 4.48 5.88 10.01 7.52

5 9.01 8.85 9.94 7.61

10 9.27 9.18 10.10 7.82

15 8.86 9.34 10.28 7.64

20 8.74 8.99 10.22 7.46

25 8.81 8.88 9.94 7.45

30 8.92 8.82 8.34 7.34

35 8.83 8.61 8.14 7.20

40 8.80 8.41 8.14 7.07

2.05

3.05

4.05

5.05

6.05

7.05

8.05

9.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

∑/

s

Tiempo (min)



+ 3000 ppm a 313.15 K

+ 3000 ppm a 323.15 K

+ 5000 ppm a 313.15 K

+ 5000 ppm a 323.15 K

45 8.69 8.23 7.83 6.87

50 8.45 7.97 7.52 6.71

55 8.35 7.81 7.31 6.71

60 8.25 7.63 7.02 6.61

65 7.89 7.52 7.02 6.45

70 7.83 7.34 6.75 6.44

75 7.71 7.03 6.33 6.10

80 7.29 6.89 6.15 5.78

85 7.47 6.89 5.93 5.83

90 7.47 6.82 5.59 5.65

Promedio 8.16 7.95 8.03 6.86

De la Tabla 5.4.10 se observa que los promedios de índice de estabilidad de espuma

son mayores para las corridas a mayor temperatura, este comportamiento es visible en la

Figura 5.4.11, donde el experimento en presencia de tres mil partes por millón a 313.15 K

tiene valores iniciales de espumación muy elevados, conforme pasa el tiempo, el sistema se

estabiliza hasta observar un comportamiento esperado a las condiciones del experimento.


de MIPA, en presencia de 5000 y 3000 ppm de acido fórmico, a (313.15 y 323.15) K.

2.05

3.05

4.05

5.05

6.05

7.05

8.05

9.05

10.05

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

∑/

s

Tiempo (min)



+ 3000 ppm a 313.15 K

+ 3000 ppm a 323.15 K

+ 5000 ppm a 313.15 K

+ 5000 ppm a 323.15 K

Las siguientes figuras corresponden a un análisis del efecto de cada CTE con su

respectiva temperatura y concentración sobre la solución acuosa de MIPA.

Figura 5.4.12. Grafica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de la solución acuosa 40% masa

de MIPA y 60% masa de agua en presencia de 3000 ppm de CTE a 313.15 K.

La espumación a 313.15 K y tres mil partes por millón de CTE se puede observar en

la Figura 5.4.12. Todos los CTE alcanzan la estabilidad alrededor de los noventa minutos,

siendo valores muy similares para todos los casos, aunque es el ácido fórmico el cual

genera mayor espumación durante los primeros cuarenta y cinco minutos, por otro lado, es

el oxalato de sodio el que registra los menores índices de estabilidad de espuma los

primeros cincuenta minutos.

1.74

2.74

3.74

4.74

5.74

6.74

7.74

8.74

9.74

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Σ(s

)

Tiempo (min)

40% masa de MIPA

Oxalato de Sodio

Formiato de Sodio

Acido Acetico

Acido Formico

Figura 5.4.13. Grafica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de la solución acuosa 40% masa

de MIPA y 60% masa de agua en presencia de 3000 ppm de CTE a 323.15 K.

Al incrementarse la temperatura, los índices de espumación disminuyen, el formiato

de sodio genera la mayor espumación los primeros cincuenta minutos de la

experimentación teniendo su mayor actividad los primeros 20 minutos. Después de

cincuenta minutos de espumación, el aumento de temperatura empieza a ser visible en el

comportamiento de espumación, los índices de estabilidad de espuma caen hasta valores de

5.6 s, esto es un comportamiento esperado al aumentar la temperatura de la

experimentación. El oxalato de sodio tiene un comportamiento similar a las anteriores

experimentaciones, la espumación de los ácidos es muy parecida entre sí debido a su

naturaleza, ambos son los CTE que mas espuman después de cincuenta minutos de

experimentación.

2.60

3.60

4.60

5.60

6.60

7.60

8.60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Σ(s

)

Tiempo (min)

40% masa de MIPA

Oxalato de Sodio

Formiato de Sodio

Acido Acético

Acido fórmico

Figura 5.4.14. Grafica de índice de estabilidad de espuma de la solución acuosa 40% masa de MIPA y 60%

masa de agua en presencia de 5000 ppm de CTE a 313.15 K.

Los índices de espumación de la solución acuosa de MIPA en presencia de cinco

mil partes por millón de CTE aumentan para todos los experimentos. El promedio del

índice de estabilidad de espuma se encuentra por encima de los 7.7 s, cuando para la

presencia de tres mil partes por millón el promedio se encuentra alrededor de 6.7 s. El

oxalato de sodio eleva sus valores los primeros cuarenta minutos, teniendo índices de

estabilidad de espuma de hasta 11.8 s, después de los sesenta minutos encuentra la

estabilidad, muy por debajo de él, se encuentra el índice de espumación de los ácidos y el

formiato de sodio, los cuales son muy similares, siento el formiato el que tiene valores más

elevados que los otros dos con un índice de estabilidad de espuma de 8.19 s a los noventa

minutos.

1.70

3.70

5.70

7.70

9.70

11.70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Σ(s

)

Tiempo (min)

40% masa de MIPA

Oxalato de Sodio

Formiato de Sodio

Acido acético

Acido fórmico

Figura 5.4.15. Grafica de índice de estabilidad de espuma de la solución acuosa 40% masa de MIPA y

60% masa de agua en presencia de 5000 ppm de CTE a 323.15 K.

Nuevamente, al aumentar la temperatura, los valores de índice de estabilidad de

espuma disminuyen, el formiato de sodio presenta la mayor espumación, el oxalato de

sodio tiene el mismo comportamiento, aunque con menor espumación, reiterando lo dicho

anteriormente, los ácidos acético y fórmico tienen un comportamiento parecido hasta

encontrar todos los CTE el estado estacionario al finalizar la experimentación.

Es muy importante señalar que los CTE que arrojaron mayor tensión superficial

fueron los que provocaron una mayor espumación durante cierto periodo de tiempo, el

ácido fórmico y el oxalato de sodio son los CTE que mayor tensión superficial registraron,

por lo tanto fueron los CTE que un mayor índice de estabilidad de espuma tuvieron.

3.50

4.50

5.50

6.50

7.50

8.50

9.50

10.50

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Σ(s

)

Tiempo (min)

40% masa de MIPA

Oxalato de Sodio

Formiato de Sodio

Acido acético

Acido fórmico

5.5 Relación entre tensión superficial e índice de estabilidad de

espuma

Uno de los objetivos de este trabajo de tesis es establecer la relación que existe entre la

tensión superficial y el índice de estabilidad de espuma de la solución acuosa de MIPA en

presencia de CTE. los resultados anteriormente mostrados se pueden utilizar de la siguiente

manera:

Se tomaron los promedios de tensión superficial e índice de estabilidad de espuma

de cada corrida de cada CTE, así mismo, se ordenaron conforme su concentración y

temperatura para poder analizarlos posteriormente, en la Tabla 5.5.1 y la Gráfica 5.5.2 se

analiza la relación que existe entre la tensión superficial y el índice de estabilidad de

espuma de la solución acuosa de MIPA en presencia de acido fórmico.

Tabla 5.5.1. Tabla del promedio de resultados de tensión superficial e índice de estabilidad de espuma de la

solución acuosa 40% masa de MIPA y 60% masa de agua en presencia de acido fórmico.

∑/ s Acido Fórmico γ/(mN/m) Acido Fórmico ∑/ s Acido Fórmico γ/(mN/m) Acido Fórmico

5000 ppm 5000 ppm 3000 ppm 3000 ppm

313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K

Promedio 8.09 7.62 49.41 48.30 7.06 6.48 49.15 48.06

4.45

5.45

6.45

7.45

8.45

9.45

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

∑/

s

Tiempo (min)

+3000 ppm a 313.15 K (γ= 49.15 mN/m)

+3000 ppm a 323.15 K (γ= 48.06 mN/m)

+5000 ppm a 313.15 K (γ= 49.41 mN/m)

+5000 ppm a 323.15 K (γ= 48.30 mN/m)


masa de agua en presencia de tres y cinco mil ppm de acido fórmico a (313.15 y 323.15) K.

Se puede observar que existe una clara dependencia de la tensión superficial, la

temperatura y la concentración del acido fórmico al momento de calcular el índice de

estabilidad de espuma, un aumento en la concentración del acido fórmico provoca un

aumento en la tensión superficial, y un aumento de la tensión superficial tiene como

resultado un mayor índice de estabilidad de espuma, también, un aumento de temperatura

provoca una disminución en el índice de estabilidad de espuma, esto es visible en la corrida

de cinco mil partes por millón de acido fórmico a 313.15 K, el cual presenta la mayor

tensión superficial de todas las experimentaciones (49.41 mN/m) y la cual tiene el índice de

estabilidad de espuma más alto de toda la experimentación. Por otro lado, la corrida con la

tensión superficial más baja (tres mil partes por millón de acido fórmico, a 323.15 K) con

un valor de 48.06 mN/m, tiene el índice de estabilidad de espuma más bajo de las

experimentaciones.


solución acuosa 40% masa de MIPA y 60% masa de agua en presencia de oxalato de sodio.

∑/ s Oxalato de Sodio γ/(mN/m) Oxalato de

Sodio ∑/ s Oxalato de Sodio

γ/(mN/m) Oxalato de Sodio

5000 ppm 5000 ppm 3000 ppm 3000 ppm

313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K

Promedio 10.48 8.08 49.41 48.30 6.78 5.95 49.15 48.06


masa de agua en presencia de tres y cinco mil ppm de oxalato de sodio a (313.15 y 323.15) K.

Se observa el mismo comportamiento para los resultados de la solución acuosa de

MIPA en presencia de oxalato de sodio, la solución con una concentración de cinco mil

partes por millón, a 313.15 K, tiene el mayor valor de tensión superficial con 48.95 mN/m,

dicha solución presenta el índice de estabilidad de espuma más alto, sobrepasando los

valores de todas las demás soluciones a cualquier otra concentración y temperatura, la

corrida a mayor temperatura (323.15 K), menor concentración (tres mil ppm) y menor

tensión superficial (47.55 mN/m) presenta el índice de estabilidad de espuma más bajo.


solución acuosa 40% masa de MIPA y 60% masa de agua en presencia de formiato de sodio.

∑/ s Formiato de Sodio

γ/(mN/m) Formiato de Sodio

∑/ s Formiato de Sodio γ/(mN/m) Formiato de

Sodio

5000 ppm 5000 ppm 3000 ppm 3000 ppm

313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K

Promedio 9.11 8.30 48.99 48.01 7.00 6.51 48.73 47.8

3.10

4.10

5.10

6.10

7.10

8.10

9.10

10.10

11.10

12.10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

∑/

s

Tiempo (min)

+3000 ppm a 313.15 K (γ= 48.63 mN/m)

+3000 ppm a 323.15 K (γ= 47.55 mN/m)

+5000 ppm a 313.15 K (γ= 48.95 mN/m)

+5000 ppm a 323.15 K (γ= 48.05 mN/m)


masa de agua en presencia de tres y cinco mil ppm de formiato de sodio a (313.15 y 323.15) K.

Figura 5.5.7. Tabla del promedio de resultados de tensión superficial e índice de estabilidad de espuma de

la solución acuosa 40% masa de MIPA y 60% masa de agua en presencia acido acético.

∑/ s Acido Acético γ/(mN/m) Acido Acético ∑/ s Acido Acético γ/(mN/m) Acido Acético

5000 ppm 5000 ppm 3000 ppm 3000 ppm

313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K 313.15 K 323.15 K

Promedio 8.04 7.40 48.92 47.92 6.75 6.68 48.84 47.81


masa de agua en presencia de tres y cinco mil ppm de acido acético a (313.15 y 323.15) K.

Las soluciones con ácido acético y formiato de sodio presentan las mismas

tendencias que los demás CTE. Las corridas que presentan los índices de estabilidad de

espuma más altos son reportados por las corridas que mayor tensión superficial tienen y

menor temperatura (48.99 mN/m para el formiato de sodio y 48.92 mN/m para el ácido

acético), esto se debe a que estas corridas fueron hechas con una mayor concentración de

CTE y a menor temperatura, pues como ya se dijo, un aumento de temperatura disminuye

la espumación del sistema en estudio. De igual manera, las corridas que presentan un menor

índice de estabilidad de espuma son las que tienen valores de tensión superficial más bajos

(47.80 mN/m para formiato de sodio y 47.81 mN/m para acido acético), esto se debe a que

estas corridas presentan una menor concentración de CTE y fueron realizadas a mayor

temperatura, lo que provoca una menor espumación del sistema a lo largo de los noventa

minutos de experimentación.

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Capítulo 5. Análisis y discusión de resultadoscatarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lpro/vega_z_j/capitulo5.pdf... la densidad y solubilidad de los CTE, así como de la alcanolamina