Laboratorio De Operaciones Unitarias Obtencion De Constante En Piston




Objetivo
Determinar la constante de velocidad en un reactor tubular empleando el método la conductividad del efluente del reactor a diferentes tiempos.
























Marco teórico
Un reactor tubular (también conocido como flujo pistón) consiste básicamente de un segmento de tubo en el cual fluye una mezcla que reacciona para generar nuevos productos a condiciones especificadasde temperatura, presión y concentraciones de los reactivos que se encuentran en la mezcla.
En este tipo de reactores, la composición del fluido varía con la coordenada de posición en la dirección del flujo. El principio de idealidad del reactor dice que el fluido que atraviesa es ordenado, esto quiere decir que ningún elemento del mismo sobrepasa o se mezcla con cualquier otro elemento situadoantes o después (Flujo laminar).
La condición necesaria para que se considere a un reactor de flujo pistón como tal es que el tiempo de residencia en el reactor sea el mismo para todos los elementos del fluido
Este reactor puede estar provisto de una chaqueta de intercambio de calor que provee la temperatura necesaria para que la una determinada reacción se lleve a cabo.







Las característicasde este reactor son:
Sistema abierto
Reactivos como productos se descargan continuamente
La temperatura, presión y concentración no varían con el tiempo, sino con la distancia.

La reacción propuesta es la saponificación del acetato de etilo e hidróxido de sodio, la cual se muestra a continuación:

(1) Hidróxido de sodio
(2) Acetato de etilo
(3) Acetato de sodio
(4) Alcohol etílico
Estareacción se puede considerar de primer orden con respecto al hidróxido de sodio y al acetato de etilo y de segundo orden con respecto a los dos reactivos en conjunto, dentro de los límites de concentración de 0 a 0.1 M y temperatura de 20 a 40 °C. Las condiciones de estado estacionario varían dependiendo de la concentración de los reactivos, flujos, volumen del reactor y temperatura de reacción. Lascorrelaciones que permitirá calcular la concentración de NaOH (a1) a partir de las lecturas de conductividad y de conversión son:

En la reacción principal puede notarse que la relación estequiométrica entre el hidróxido de sodio NaOH y el acetato de sodio CH3COONa es 1:1. Esto permite evaluar la concentración del acetato de sodio (c1) utilizando la ecuación la ecuación anterior. Nótese que alinicio de la reacción la concentración del acetato de sodio es cero (c0 = 0). De esta forma llegamos a la siguiente ecuación




Por lo tanto:

Esta última ecuación expresa la fracción del acetato de sodio producido.
Al introducir los reactivos al reactor, ambos reactivos vienen por corrientes separadas, pero justo antes de entrar al reactor, las dos corrientes se unen en una sola, por lo que paraobtener el valor de la concentración de NaOH a la entrada del reactor (a0 ) se debe tomar en cuenta el volumen total de la corriente de entrada al reactor, que incluye también el volumen que ocupa el acetato de etilo en esta corriente.
Donde:

De los balances de materia se obtienen las siguientes ecuaciones:

Arreglando las ecuaciones anteriores se obtiene el siguiente par de expresiones:Estas dos últimas ecuaciones permitirán calcular las concentraciones de los reactivos a la entrada del reactor.
Suponiendo que la reacción es completa y que todo lo que entra al reactor reacciona, la concentración de NaOH para un tiempo infinito (a∞) será considerada como cero (a∞ = 0 ) por lo que a un tiempo muy largo, las lecturas de conductividad solo corresponden al acetato de sodio, esto esDado que la conductividad de las soluciones involucradas cambia en función de la temperatura, en caso de que se realice el experimento anterior a temperaturas mayores a 294 K, se muestran las siguientes correlaciones:























Diagrama de flujo

juan mora (diagrama de equipo)


Héctor Limón




Jhasua Campillo Soto



Material y Equipo Utilizado
Reactor tubular (Flujo pistón)...