BALANCE DE MATERIA APLICADO A UN COMPONENTE EN ESTADO NO ESTACIONARIO















BALANCE DE MATERIA APLICADO A UN COMPONENTE EN ESTADO NO ESTACIONARIO















INTRODUCCIÓN


Los balances de propiedad dan información de la variación de dicha propiedad que se produce en un sistema (región del espacio que debe quedar perfectamente definida).
La expresión general de un balance de propiedad es:

SALIDA-ENTRADA +ACUMULACIÓN= GENERACIÓN (1)

Tratamos el sistema como una caja negra, solo nos importa lo que entra y lo que sale, lo que pase dentro nos da igual.
El balance total de materia en unidades molares es el siguiente:



(2)


F: caudal molar (kmol/s).
N: cantidad de sustancia del sistema (kmol).
g: cantidad de materia en moles generada o consumida en unidad de tiempo y de volumen. (Kmol/s m3).Este balance total se puede aplicar a cualquier componente del sistema:


+=gjV (3)

Fj: caudal molar parcial de Aj (kmol/s).
Nj: numero total de moles del componente Aj (kmol).
g: generación Aj expresada en kmol/s m3.

El caudal molar de cualquier componente y los moles totales del mismo se pueden expresar como:

FA=QLCA (4)
NA= VCA (5)Si en la ecuación general el término generación de componente A es cero, el
volumen es constante, el tanque está perfectamente agitado ( Cj2 = Cj), el caudal de entrada y de salida son iguales, y se trata de un sistema de densidad total constante, se cumple que:

(6)
que es la ecuación con la que trabajaremos en esta práctica, y a su vez una de las mas utilizadas del balancede materia aplicado a un componente.
Aplicando esta ecuación, conseguiremos la variación de la concentración de un
componente (en nuestro caso el HCl) con el tiempo teóricamente, y la podremos comparar con los datos obtenidos experimentalmente. Para ello contamos con un sistema de tanque agitado en el que introduciremos una cierta cantidad de reactivo (HCl) y mediremos como varia laconcentración con el tiempo, valiéndonos del método de valoración directa con NaOH.


PROCEDIMIENTO

Nuestro objetivo de la práctica consiste en:

Obtener la variación de concentración de un componente en un tanque agitado con el tiempo de forma experimental, en el cual existe un caudal constante de agua tanto a la entrada como a la salida y con una composición en el caudal de salida que serárepresentativa de la existente en el tanque.
Comparar la variación de los datos experimentales con los datos teóricos, obtenidos con la expresión de balance de materia en régimen no estacionario aplicado a un componente, en este caso HCl.

Se ajusta el caudal de entrada de agua del depósito a 10 L/h aproximadamente
mediante la regulación de la bomba peristáltica que controla la entrada del agua.
Paraello se toma cierta cantidad de agua en una probeta y se mide el tiempo.
Obtenemos la relación V/t (Q), y la ajustamos al valor deseado haciendo diversas medidas.
Se prepara una disolución de NaOH 0.1 M aproximadamente, en un litro de agua, disolviendo para ello 4.00 g. De lentejas de NaOH en agua, y llevando la disolución en un matraz aforado.
En nuestro caso preparamos una disolución para lasdos parejas. Se pesa 4,01g. de NaOH, siendo así la concentración real de sosa de 100,02 mol/m3. Una vez ajustado el caudal, se añade una cierta cantidad de HCl al tanque, se espera un tiempo prudencial hasta que este completamente homogeneizada la mezcla, y se pone en marcha el cronometro. Se toman muestras de 30 ml aprox. En los tiempos 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 y 90 minutos.

Finalmentese procede a valorar volumétricamente estas muestras con la disolución de NaOH, haciéndose cada valoración por duplicado. El indicador utilizado será fenolftaleina.

PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS

En primer lugar realizamos un ajuste del caudal como ya hemos comentado anteriormente a unos 10 L/h aproximadamente.

Medidas
Tiempo t(s)
Volumen V(L)
Caudal QL(L/h)
QL medio
1
36,55
0,1...