balance de materia y energia

BALANCE DE MATERIA SIN REACCIÓN QUÍMICA EN TANQUES
OBJETIVOS
Comprobar prácticamente el proceso de acumulación en un balance de tanque estacionario
Comprobar prácticamente el procesos de acumulación en un balance de transitorio
Comparar la practica con el Modelo Matemático del tanque estacionario y del tanque transitorio
FUNDAMIENTO TEORICO
Los balances de materia permiten conocer loscaudales y las composiciones de todas las corrientes de un sistema. En un proceso en el que tienen lugar cambios de balance de materia informa sobre el estado inicial y final de sistema. Los balances de plantean alrededor de un entorno, una determinada región del espacio perfectamente delimitada. El balance de materia tiene la forma:
Salida-Entrada+Acumulacion=Generación
Según el caso ante elque no encontremos este balance puede ser modificado, desapareciendo algunos de sus miembros.
En el sistema en régimen no estacionario las variables físicas, químicas, mecánicas y termodinámicas del sistema no permanecen constantes con el tiempo.
La ley de conservación puede aplicarse a la masa total del sistema o a la de cualquier componente individual que pertenezca a éste. Partiendo de la leyde conservación:
Salida-Entrada+Acumulacion=Generación
SALIDAD- ENTRADA: Cantidad de propiedad que cruza los límites del sistema en uno u otro sentido por unidad de tiempo.
ACUMULACIÓN: Cantidad de propiedad existente en el sistema en un momento dado menos la que había en un sistema inmediatamente anterior dividido entre el intervalo de tiempo. Puede ser positiva o negativa, según la cantidadde materia contenida en el sistema, determinando si aumenta o disminuye.
GENERACIÓN: Cantidad de propiedad que aparece o desaparece dentro del sistema por unidad de tiempo, sin estar presente inicialmente en el sistema y no habiendo atravesado sus límites. Puede ser positiva o negativa según aparezca o desaparezca la propiedad. Concretamente en nuestra experiencia la generación es nula.
BalanceTotal de Materia expresado en masa.
Es una magnitud conservada, ya que el término de generación es nulo. El balance de materia se expresa como:





Obsérvese que el término de generación es nulo.
Si las cantidades son nulas de las corrientes de entrada y salida admitimos que son constantes en toda la sección, aunque corriente a corriente sean distintas, e balance anterior se puede expresaren función del caudal volumétrico Q_L (m^3⁄s) y la densidad ρ(kg⁄m^3 ):
∑▒ρ_2 .Q_L2-∑▒ρ_1 .Q_L1+(d(ρ.V))/dt=0
Si admitimos que la densidad es constante en todo el sistema (como en nuestro caso), se puede expresar como:
∑▒Q_L2 -∑▒Q_L1 +dV/dt=0
Balance de componentes es unidades Másicas
En el caso de que no suceda ninguna reacción química el término de generación será nulo. El balance quedacomo:

En nuestro caso la generación es nula, el volumen permanece constante (las corrientes de entrada y salida son únicas e idénticas), la concentración de la corriente de salida coincide con la concentración en el interior del sistema (tanque perfectamente agitado) y la densidad ρ permanece constante. Por ello podemos escribir:
Q_L.C_j2-Q_L.C_j1+V.(dC_j)/dt=0
C_j2=C_j
Q_L2=Q_L1=Q_L
Ennuestro caso el término Q_L.C_j1 es nulo debido a que el HCl no entra al sistema por medio de una corriente sino que es añadido puntalmente con una probeta al inicio del experimento y ya no vuelve a agregarse más.
MATERIAL Y REACTIVOS

Sistema de Tanques del Laboratorio de Operaciones Unitarias
Bureta de 50ml
Soporte de bureta
Pipeta de 10ml
Vasos de 250ml
Balde graduado en Volumenpara medir
Cronometro
Ácido Muriático
Agua
Hidróxido de Sodio
Fenolftaleína



PROCEDIMIENTO
Primer Experimento
Lavar los tanques para retirar el óxido que tiene adherido.
Preparar los 8 litros de solución con 4 g/l de ácido muriático (HCl) cuyas características son las siguientes concentraciones: 28% de HCl, densidad 1.14g/ml.
Alimentar esta solución al tanque central,...