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2º Laboratorio de Balance de Materia y Energía

• Tema: Comprobación Experimental del Balance De Materia (Integral y Diferencial en Estado No Estacionario)

• Integrantes:
• Alva, Verónica
• Argañaraz, Sebastián
• Schwartz, Tamara

• Fecha de Entrega: 15 de mayo de 2008

Introducción

Al diseñar un nuevo proceso oanalizar uno ya existente se deben tener en cuenta ciertas restricciones impuestas por la naturaleza. Una de ellas, y la que en este trabajo nos interesa, es la ley de la conservación de la masa, la cual establece que la masa no se crea ni se destruye. Las relaciones basadas en esta ley como “entrada total de masa = salida total de masa”, son ejemplos de balances de masa o balances de materia. Eldiseño de un nuevo proceso o el análisis de uno ya existente no están completos hasta que se establece que las entradas y salidas de todo el proceso, y de cada unidad por separado, satisfacen las ecuaciones de balance.
Un balance de materia no es más que una contabilización de material, y se puede escribir de forma general como:

Entrada + Generación – Salida – Consumo = AcumulaciónEn la ecuación el término de acumulación se refiere a un cambio de masa o de moles (positivo o negativo) dentro del sistema respecto al tiempo, en tanto que la transferencia a través de las fronteras del sistema se refiere a las entradas y salidas del sistema.
Los problemas en los que se plantean balances de materia pueden ser de estado estacionario o no estacionario. Por definición unbalance de materia en estado estacionario, es aquél en el que nada cambia con el tiempo, incluyendo la cantidad de la variable que se balancea. En este tipo de sistemas se elimina de la ecuación de balance el término de acumulación y se resuelven a través de ecuaciones algebraicas. Por otro lado, se dice que un sistema está en estado transitorio o en estado no estacionario si el valor de alguna desus variables cambia con el tiempo. Estos balances tienen término de acumulación diferente de cero que son derivadas, de modo que en vez de ecuaciones algebraicas, los balances son ecuaciones diferenciales. En estos procesos interesa conocer una variable (variable dependiente) en función del tiempo (variable independiente), para lo cual se debe resolver la ecuación.
Estos balances en estado noestacionario son los que centraran nuestra atención en este trabajo. Con ellos podremos encontrar, previo a la realización del trabajo en el laboratorio, datos para llevarlo a cabo; finalmente comparar dichos resultados con los obtenidos experimentalmente.

Objetivos

Observar la variación de la concentración de Sacarosa en una solución acuosa de la misma, a medida que se le vaagregando agua en un tanque agitado. El flujo de agua que ingresa al tanque es regulado por una bomba peristáltica, y las diferentes concentraciones serán medidas con un refractómetro. La solución se forma por la mezcla de dos soluciones de sacarosa y agua de diferentes concentraciones.

Materiales

• Agua
• Azúcar
• Balanza
• Recipiente con Rebosadero
• Agitador
•Bomba Peristáltica
• Refractómetros ( Tipo N1 y N4)
• Sacarímetros
• Densímetros
• Tubos de Ensayo
• Vasos de Precipitación
• Termómetros
• Cronómetros
• Marcador para Vidrio
• Papel Tissue

Procedimiento

• En primer lugar se formularon y resolvieron los modelos matemáticos para ambas partes del práctico. La primera, que es la preparación delas soluciones de sacarosa, y la segunda, que es la preparación del equipo en donde la concentración de sacarosa en la solución variará por adición de agua a la misma (Ver anexo).
• Una vez calculados los valores requeridos de agua y azúcar para la preparación de las soluciones, se procedió a su obtención. Primero se preparó la solución concentrada de azúcar (sacarosa), la cual denominamos...