I. OBJETIVOS

Determinar la composición en cada plato utilizando el método LEWIS –

SOREL

Determinar el número de platos teóricos con el método LEWIS –

SOREL.

Determinar la eficiencia del equipo de destilación.

II. PARTE EXPERIMENTAL

II.1. EQUIPO

Columna fraccionada:

Capacidad 8 L

Figura 1. Equipo de destilación fraccionada

Fuente: Elaboración propia.

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II.2. REACTIVOS Y MATERIALES

Etanol

Agua destilada

Refractómetro

Tubos de ensayo

Cronometro

II.3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Para esta experiencia se usará una torre de destilación y se

condicionará para que trabaje como una destilación continua.

Se procedió a llenar el tanque con etanol diluido en agua.

Luego se prende la torre y una vez acondicionada se deja alrededor de

60 min para que comience la destilación.

Trabajando con un reflujo parcial y el sistema en equilibrio se tomará

lectura de la temperatura en el tope y fondo de la torre de destilación

Una vez terminado, se apaga el equipo y se puede apreciar que en la

parte superior el fluido en etanol casi puro.

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Figura 2. Esquema del equipo de destilación fraccionada

Fuente: Diapositivas de teoría de MC Cabe Thiele, Ing. Quierolo –

Transferencia de Masa II

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II.4. DATOS OBTENIDOS

Datos de índice de refracción fondo y tope.

TABLA N° 1: DATOS INDICE DE REFRACCIÓN

Datos para construir la curva de calibración ETANOL – AGUA

TABLA N° 2: DATOS PARA CONSTRUIR CURVA DE CALIBRACIÓN

Volumen de Etanol (%) η (Índice de refracción), modelo Mettler Toledo

0 1.3330

15 1.3432

30 1.3535

45 1.3602

60 1.3638

75 1.3656

100 1.3614

4

Flujos Índice de refracción

Alimentación (F) 1,3395

Fondo (W) 1,334

Tope (D) 1,3625

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TABLA N° 3: DATOS DE EQUILIBRIO SISTEMA ETANOL- AGUA

X y

0 0

0.019 0.17

0.0721 0.3891

0.0966 0.4375

0.1238 0.4704

0.1661 0.5089

0.2337 0.548

0.2608 0.558

0.3273 0.583

0.3965 0.6122

0.5079 0.6564

0.5198 0.6599

0.5732 0.6841

0.6763 0.7385

0.7472 0.7815

0.8954 0.8954

0.93 0.92

0.97 0.96

1 1

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III. CÁLCULOS

Se determina la composición volumétrica, haciendo uso de la gráfica del

índice de refracción vs porcentaje volumétrico

GRAFICO N° 1: %V VS INDICE DE REFRACCION

TABLA N° 4: DATOS OBTENIDOS DE %V A PARTIR DE LAS

PROYECCIONES DE CADA INDICE DE REFRACCION (F,W,D)

FLUJOSINDICE DE

REFRACCIONV (L) %V

Alimentación (F) 1.3395 8 9.5

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Fondo (W) 1.334 - 1

Tope (D) 1.3625 - 53.5

Se convierte a fracción molar con los datos de densidad y peso

molecular a T° 20 C

Como se tiene el volumen total para cada corriente (F, D y W), entonces

se halla el volumen para cada compuesto, luego con la densidad

hallamos la masa y finalmente las moles, que es lo que nos interesa.

ALIMENTACIÓN

ComposiciónVolumen

(mL)Masa (gr) Moles (mol) zf

Etanol 760 6006.632 13.188 0.03180155

Agua 7240 7226.968 401.498 0.96819845

DESTILADO (Asumiendo D =100 mL)

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Composición Volumen (mL)

Masa (gr) Moles (mol) xD

Etanol 53.5 42.704 0.928 0.26470909

Agua 46.5 46.416 2.579 0.73529091

REMANENTE (Asumiendo B =100 mL)

ComposiciónVolumen

(mL)Masa (gr) Moles (mol) xB

Etanol 1 0.798 0.017 0.00315067

Agua 99 98.822 5.490 0.99684933

Las composiciones obtenidas son :

Zf 0.03

XB 0.003

XD 0.2647

Aplicando las ecuaciones de los balances de materia, donde las

composiciones están referidas al componente más volátil, para una

mezcla binarias, se tiene:

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Relacionando las ecuaciones (1) y (2), se obtiene la siguiente relación:

Reemplazando los valores, obtenemos el producto del destilado (D) y el

líquido remanente (B):

Calculando “q” a partir del % vaporización:

APLICANDO EL METODO LEWIS-SOREL

Para la zona de enriquecimiento tenemos:

Figura 3. Sección de enriquecimiento

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Fuente: Diapositivas de teoría de MC Cabe Thiele, Ing. Quierolo –

Transferencia de Masa II

Del balance de materia, se obtiene:

Para la zona de empobrecimiento tenemos:

Figura 4. Sección de empobrecimiento

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Fuente: Diapositivas de teoría de MC Cabe Thiele, Ing. Quierolo –

Transferencia de Masa II

Del balance de materia, se obtiene:

Se sabe que el reflujo, está definido por R = 4, entonces:

Se sabe que:

Reemplazando estos datos en la ecuación de enriquecimiento:

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Ahora para los datos en la ecuación de empobrecimiento:

Se sabe para el líquido que entra por el fondo:

También para el vapor que sale por el fondo, lo siguiente:

Reemplazando estos datos en la ecuación de empobrecimiento:

Para la columna de destilación:

Se sabe que

Ahora determinamos la composición en equilibrio “ ” a partir del “ ”. Para ello

utilizamos el diagrama de distribución Etanol – Agua.

GRAFICO N° 2: DISTRIBUCIÓN ETANOL-AGUA

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0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

DISTRUBUCIÓN ETANOL-AGUA

X

Y

Del grafico leemos “ ” = 0.035 para

Usando la ecuación de enriquecimiento (α)

Del grafico leemos “ ” para

Debido a que el valor , se realizara los calculaos con la ecuación de

empobrecimiento (β)

Del grafico leemos “ ” para

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Debido a que el valor , entonces detenemos el cálculo en este

punto.

DECIMOS:

Numero de etapas = 3

Numero de platos = Numero de etapas – Reboiler = 3 – 1 = 2

La Eficiencia está dada por:

IV. CONCLUSIONES

Se determinó la composición en cada plato mediante el método

LEWIS –SOREL ,teniendo en cuenta las ecuaciones tanto para la

línea de operación de enriquecimiento como la de

empobrecimiento , haciendo correcta uso de ellas cuando fue

necesaria.

Se Determinó el número de platos teóricos mediante el método

LEWIS –SOREL, resultando dos platos teóricos para dicha

experimentación.

La eficiencia del equipo de destilación es 25 %.

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V. BIBLIOGRAFIA

Http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/lb/

ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/castroe10/05d.html

http://educaciones.cubaeduca.cu/medias/pdf/2696.

Geankoplis, c.j. procesos de transporte y operaciones unitarias. Ed.

Cecsa. Mexico 1998- 3ª edición.

Treybal, robert. Operaciones de transferencia de masa. Ed. Mcgraw hill.

Buenos aires 1991- 2ª edición.

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