UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMONFACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIACARRERA DE INGENIERIA QUIMICA

PRACTICA # 2ESTUDIANTES: ARAUCO POZO Ariel. HUMBERTO CALLE Jamil. NOVILLO CINTRA Bruno. PEREZ BUTRON Paola. SERRUDO PUMA Karla.

DOCENTE: Ing. Lpez Arze Javier BernardoMATERIA: Laboratorio de ReactoresFECHA: 25 de Septiembre del 2013

DISTRIBUCION DE TIEMPOS DE RESIDENCIA EN REACTORES CONTINUOS FLUJO NO IDEAL

1. INTRODUCCION

Si supiramos exactamente lo que sucede en el interior de un reactor, es decir si dispusiramos de una representacin completa de la distribucin de velocidades del fluido, podramos predecir el comportamiento del reactor. Necesitamos conocer cuanto tiempo permanece cada una de las molculas en el reactor, o ms exactamente la distribucin de tiempos de residencia de la corriente del fluido. Se determina la DTR por el mtodo experimental de estmulo-respuesta:

2. OBJETIVOS1.1. Objetivo General

Determinar la distribucin de tiempos de residencia para dos tipos de reactores de flujo no ideales: Reactor tubular y de tanque agitado continuo.

1.2. Objetivos Especficos

Realizar un anlisis y representacin de distribucin de tiempos de residencia (DTR) en un reactor mezcla completa y un reactor flujo pistn. Mostrar la variacin de la idealidad del reactor tanque mezcla completa por medio de las grficas de distribucin de edades E(t) Determinar el nmero equivalentes de tanques de igual volumen para un reactor tubular. Determinar la varianza de los reactores continuos utilizados en el laboratorio

3. FUNDAMENTO TERICO

E(t) se calcula a partir de mediciones de la concentracin en la corriente de salida en unidades arbitrarias, y la cantidad exacta inyectada de trazador no tiene que ser conocida.

Variable adimensional de tiempo reducido esta definido como:

El tiempo de residencia se podr determinar experimentalmente de acuerdo a:

La varianza esta definida como:

Reactor mezcla completa En un tanque mezcla perfecta corresponde a una curva exponencial

Modelos de tanques en serie

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL4.1 Materiales y reactivos4.1.1. Materiales

Un sistema de alimentacin Una jeringa de 3 ml Un matraz aforado de 25 mL Un vaso pequeo de 100mL

4.1.2. Reactivos e Insumos Agua destilada Hidrxido de sodio comercial4.1.3. Equipos

Un reactor tanque agitado continuo Un reactor tubular Un conductmetro o un pH-metro Cronmetro Balanza Analtica. Motor elctrico

4.2 Procedimiento Experimental4.2.1 Calibracin de la Conductividad Vs. Concentracin NaOH

Preparar una solucin 0.1 M y medir su conductividad, diluir la muestra a 0.05 M, 0.01M, 0,005M y 0.002M leer su conductividad. Medir la conductividad del agua potable. Realizar el grfico correspondiente as como la regresin lineal.4.2.2 Funcionamiento del reactor y calibraciones previas

Calibrar con agua potable las corrientes de entrada y salida a cada reactor de manera de que no exista acumulacin (TAC). El reactor seleccionado se lo hace funcionar con agua Con ayuda de una jeringa se inyecta 1 mL de solucin 1 M de NaOH a la entrada del reactor tubular y 5 mL de la misma solucin al reactor tanque agitado, por separado. Con ayuda del conductmetro medir y registrar la conductividad elctrica del efluente de cada reactor, con ello calcular la concentracin del trazador ( NaOH) a travs del tiempo hasta que la concentracin marque la conductividad del agua. Con los reporte de la seal del conductmetro realizar los tratamientos correspondientes para la RTD Registrar cada 10 segundos el valor de la conductividad para el TAC y para el tubo cada 30 segundos, hasta el estado estacionario. Convertir los valores de conductividad a equivalentes de conversin.

5. CLCULOS Y RESULTADOS5.1 Relacin conductividad elctrica y concentracin de Hidrxido de Sodio

5.1 Reactor Tubular

Moles de NaOH totales en el trazador:

Volumen Reactor = 1 LCaudal = 2 mL/sHallamos la densidad de probabilidad de tiempos de residencia E(t):

Para lo cual hallamos:

Con lo que podemos calcular:

Para un reactor de tanque ideal de mezcla completa :

En la Tabla 3 se detallan los datos de experimentales de la conductividad elctrica:Tiempo [min]conductividadConc. NaOHE(t)

0,50,140,000959560,00103245

10,140,000959560,00103245

1,50,140,000959560,00103245

20,140,000959560,00103245

2,50,140,000959560,00103245

30,150,00102810,00110619

3,50,150,00102810,00110619

40,150,00102810,00110619

4,50,150,00102810,00110619

50,150,00102810,00110619

5,50,150,00102810,00110619

60,150,00102810,00110619

6,50,150,00102810,00110619

70,160,001096640,00117994

7,50,180,001233720,00132743

80,20,00137080,00147493

8,50,180,001233720,00132743

90,180,001233720,00132743

9,50,180,001233720,00132743

100,170,001165180,00125369

10,50,160,001096640,00117994

110,160,001096640,00117994

11,50,160,001096640,00117994

120,160,001096640,00117994

12,50,160,001096640,00117994

130,150,00102810,00110619

13,50,140,000959560,00103245

140,140,000959560,00103245

14,50,140,000959560,00103245

150,140,000959560,00103245

El grfico correspondiente a la tabla de datos:

Hallamos la cantidad de NaOH expulsada a lo largo de la prctica

5.2 Reactor Tanque Agitado

Hallamos la densidad de probabilidad de tiempos de residencia E(t):

Para lo cual hallamos:

Con lo que podemos calcular:

Tiempo [minconductividadConc. NaOHE(t)

00,140,000959560,002

0,50,140,000959560,001671

10,140,000959560,001395

1,50,160,001096640,001166

20,190,001302260,000974

2,50,180,001233720,000813

30,170,001165180,000679

3,50,170,001165180,000567

40,180,001233720,000474

4,50,180,001233720,000396

50,170,001165180,000331

5,50,170,001165180,000276

60,170,001165180,000231

6,50,170,001165180,000193

70,170,001165180,000161

7,50,170,001165180,000134

80,150,00102810,000112

8,50,150,00102819,38E-05

90,160,001096647,83E-05

9,50,140,000959566,54E-05

100,140,000959565,46E-05

10,50,150,00102814,56E-05

110,150,00102813,81E-05

11,50,140,000959563,18E-05

120,150,00102812,66E-05

12,50,140,000959562,22E-05

130,150,00102811,86E-05

13,50,140,000959561,55E-05

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La desviacin de la idealidad del prototipo de reactor de tanque agitado se puede verificar con la varianza, debido a que los tiempos espaciales reales e ideales calculados tienen valores semejantes, se descarta la posibilidad de derivacin. Una cola larga que se verifica en la grfica de concentracin vs tiempo muestra que el prototipo de reactor tiene un volumen muerto, que se verifica en el clculo de los moles de NaOH expulsados por el reactor que son significativamente superiores a los ingresados en el trazador(0,18 mol >>0,005). La concentracin en NaOH del trazador es un factor que determina su idealidad. Habindose realizado el mismo procedimiento con un trazador 10 veces ms diluido se encontr mayor dispersin en la distribucin de tiempos de residencia, lo que conlleva a concluir que la idealidad del trazador viene determinada por la resistencia a la dilucin a lo largo del reactor, logrndose con soluciones de hidrxido de sodio ms concentradas. La formacin del volumen muerto en un reactor de tanque agitado es en muchas ocasiones debida a la formacin de vrtices y remolinos en su interior ocasionados por una agitacin muy rigurosa o deficiente. Se sugiere realizar la prctica corrigiendo este parmetro. La varianza de los reactores continuos utilizados en el laboratorio es para el de flujo tubular de 1140 min2.

7. BIBLIOGRAFA

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