Gráficas de entrada y salida para un experimento tipo impulso

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Introducción

El comportamiento real de los reactores no se ajusta exactamente a las situaciones de un reactor ideal (como un reactor continuo de tanque agitado o un reactor tubular), por que siempre existen desviaciones que pueden provocar una disminución en la eficacia del proceso (canalizaciones, zonas muertas, etc.).

Existen varios métodos para tomar en cuenta estas no idealidades que se ven reflejadas en el flujo. Uno de estos métodos es por medio de la distribución de tiempos de residencia del material que circula a través del recipiente.

Experimentalmente se puede encontrar esta distribución utilizando un trazador físico o no reactivo; aunque cuando se tienen objetivos especiales puede interesar utilizar un trazador reactivo. La inclusión del trazador al sistema reaccionante en la alimentación puede ser de tipo impulso o de tipo escalón.

El experimento tipo escalón consiste en introducir una corriente de trazador a la corriente de fluido que entra al reactor y que en un principio no tenía trazador alguno. La señal de salida medida como la relación de la concentración de trazador en la salida C , con respecto a la concentración a la entrada   llamada también curva F, tal y como se representa a continuación.[pic 6]

Gráficas de entrada y salida para un experimento tipo escalón

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El experimento tipo impulso ocurre cuando a la corriente que no contiene trazador alguno, se le inyecta de modo virtualmente instantáneo una corriente de trazador, conocida como pulsación o función delta.

Las señales características tanto a la entrada como a la salida para las concentraciones del trazador, llamadas también curvas C, se representa a continuación.

Gráficas de entrada y salida para un experimento tipo impulso.

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La distribución de tiempos de residencia (DTR) de un fluido es la distribución de los tiempos que tardan los elementos de fluido para salir del reactor.

Es conveniente representar la DTR de una forma en la que el área bajo la curva sea la unidad.

Para desarrollar esta normalización, se divide la concentración medida C por s, el área bajo la curva de concentración-tiempo. Así se obtiene la siguiente ecuación normalizada.

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El tiempo de residencia promedio de las especies dentro del reactor está dado según Levenspiel por la siguiente expresión:

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Considerando el caso de un reactor perfectamente mezclado en estado estacionario, con un flujo de entrada y un flujo de salida, la función de distribución de tiempos de residencia E está dada por:

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DESARROLLO

• CALCULOS

PREPARACION DE REACTIVOS

ACETATO DE ETILO

PM=88.1

Densidad= 0.9

Pureza= 99.8%

Preparar 20 litros de solución de acetato de etilo al 0.02 M

0.02[pic 13]

100           99.8[pic 14]

  X         35.24g      por lo tanto X= 35.31g[pic 15]

0.9 =  [pic 16]

V=[pic 17]

HIDRÓXIDO DE SODIO

PM = 40

Pureza = 97.8%

Preparar 20 litros de solución de NaOH 0.02 M

0.02[pic 18]

100           97.8[pic 19]

  X              16 g       por lo tanto X = 16.35 g[pic 20]

GRAFICAS

En la serie de experimentos que se realizaron, existieron variaciones en la forma de medir tiempo, titulación, por equipo, que pudieron haber logrado afectar directamente en el cálculo de la gráfica tiempo vs concentración, y se concluyó lo siguiente

Tabla No.1 Se  llevó a cabo con 600rpm constantes.

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Experimento 1

Este se llevó a cabo en un reactor tipo CSTR y se realizó a 600 rpm de manera constante y se concluyó que la gráfica con respecto a los modelos de flujos ideales que la curva su señal de pulso es de mezcla completa ideal, teniendo pequeñas variaciones en el tiempo y un mezclado lento que fue inadecuado para la reacción.

Tabla No.2  Se  llevó a cabo en intervalos de 100 rpm con un inicio de 600rpm a 1200rpm.

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Experimento 2

En este segundo experimente se cambió el las revoluciones no siendo constante y se logró notar que hubo una variación de manera positiva ya que se nota la gráfica más simétrica y la reacción más estable, en cuanto aumentaban las revoluciones la concentración en este caso aumentaba de manera más estable.

Tabla No.3  Se  llevó a cabo con 600rpm constantes.

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Experimento 3

En este experimento se realizo con 2 reactores tipo CSTR en forma de serie, registrando cada una de sus concentraciones a 600 rpm de manera constante, primero se graficaron de manera individual y posteriormente se unieron las graficas logrando notar la variación en cada uno de los reactores. En el primer reactor se noto un pequeño pico que denoto una irregularidad en la curva esto lo pudo provocar tanto una irregularidad en el mezclado así como en la toma de la muestra y se encuentra antes del tiempo nominal significa que hubo un volumen muerto que pudo marcar esa variación, lo que no se nota en el segundo reactor que este se visualiza como una mezcla  completa ideal ya que la grafica se puede visualizar de manera constante la curva de tiempo de residencia.

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