Determinación experimental de la distribución de tiempos de residencia en un TAC a partir de un ensayo estímulo - respuesta

Laboratorio de ingeniería química – FI - UNLP
TP8 – Determinación experimental de la Distribución de Tiempos de Residencia en un Reactor Tanque Agitado Continuo a partir de un ensayo estímulo-respuesta



Contenido
Contenido 2
Resumen 3
Introducción 4
Distribución de tiempos de residencia 4
Cálculo de la concentración de NaOH en las muestras 5
Funciones de distribución de tiempos deresidencia 6
Objetivos 8
Materiales y métodos 9
Medidas, resultados calculados y discusión de los resultados 12
Caudal de agua que circula de manera continua por el reactor 12
Caudal de hidróxido y total que circula de manera continua por el reactor 12
Medidas de la titulación volumétrica 12
Función de distribución de tiempos de residencia 15
Conclusión 16
Bibliografía 17
Alumnas C1: enel texto del informe no están citadas las referencias 1 a 7, solamente hay algunas!!! 17
Anexos 18





Resumen
En el laboratorio se llevó a cabo una experiencia para determinar la distribución de tiempos de residencia y el tiempo de residencia (exp) de un reactor tanque agitado continuo, mediante un ensayo estímulo-respuesta. Se aplicó un escalón de composición en la alimentación,empleando hidróxido de sodio como trazador. Se comparó el valor obtenido para exp con la correspondiente a la de un tanque agitado con mezcla perfecta (MP).
Para ello, se introdujeron a en los dos tanques de almacenamiento del equipo una solución con hidróxido de sodio y otra de agua desmineralizada. Luego de que se homogeneizaran, se extrajeron muestras a la salida del reactor a distintosintervalos de tiempo, para posteriormente, determinar la concentración de hidróxido de sodio mediante su titulación con biftalato de potasio como patrón primario. Con los datos de concentración se obtuvo la función de distribución de tiempos de residencias.
A continuación se detallan los resultados obtenidos:




La diferencia entre la distribución de tiempos de residencia obtenidaexperimentalmente y la correspondiente a la de un tanque agitado con mezcla perfecta fue cercana al 30%. Esto indica que para el experimento realizado, el Modelo de Mezcla Perfecta no es adecuado para su representación.

Introducción
Distribución de tiempos de residencia
La distribución de tiempos de residencia es un modelo matemático de orden estadístico que tiene como finalidad describir el transportede masa en el interior de un reactor que trabaja en forma continua. Es decir, es una distribución de probabilidad que describe la cantidad de tiempo que un elemento diferencial de un fluido puede pasar dentro de un reactor. Se utiliza para caracterizar el mezclado y flujo dentro de un reactor y, así, comparar su conducta con los modelos teóricos ideales correspondientes. Este tipo de investigaciónes de utilidad para la solución de problemas, la detección de corto-circuitos en reactores en funcionamiento, la estimación de eficiencias de reacciones involucradas, y el diseño de nuevos reactores.
Una distribución de tiempos de residencia se deduce experimentalmente mediante la adición de un trazador junto a la alimentación del reactor. Un trazador es una pequeña porción de una sustancia quese comporta en forma similar al material de alimentación y que posee una propiedad que lo distingue de él y que permite su detección a la salida del reactor.
Dependiendo del proceso, se pueden utilizar trazadores cuya propiedad a medir es la conductividad, la absorción de la luz, la concentración de un determinado catión, o la radioactividad. Por este motivo dependiendo del trazadorutilizado, se requieren diferentes técnicas experimentales para su detección y cuantificación a la salida del reactor. Entre los factores que deben ser considerados para la selección del trazador para una determinada aplicación se puede mencionar:
Disponibilidad del trazador
Equipo de detección
Límite de detección a baja concentración. Es decir, el trazador debe ser fácilmente detectable a bajas...