Guió Pràctiques EBQ 2015 2016

Facultat de Ciències
Laboratori d’Enginyeria Química i Ambiental

PRÀCTIQUES
D’ENGINYERIA BIOQUÍMICA

Grau en Biotecnologia
Curs 2015-2016

Marilós Balaguer
Alba Cabrera
Montse Dalmau
Maria Martín

PRÀCTIQUES D’ENGINYERIA BIOQUÍMICA

1 - BALANÇ MACROSCÒPIC DE MATÈRIA EN ESTAT NO
ESTACIONARI
1.1 Objectiu
L'objectiu d'aquesta pràctica és la comprovació del balanç macroscòpic de matèria en estat noestacionari
per a un component inert d’un sistema format per dos tancs en sèrie perfectament agitats pels que circula
un cabal constant d’aigua i es manté el volum constant. Per a fer-ho, s’afegirà de cop una quantitat
determinada de colorant al primer tanc i es farà un seguiment al llarg del temps de la concentració de
colorant a cada tanc. Els resultats han de permetre comprovar si elsresultats experimentals concorden
amb els teòrics, proporcionats per les expressions obtingudes després d’aplicar el balanç de matèria a cada
tanc.

1.2 FONAMENT TEÒRIC
L’equació general del balanç de matèria es pot expressar com:
Entrada + Generació = Sortida + Acumulació
Considerem un tanc agitat com el de la figura, similar a la instal·lació experimental que disposem per fer la
pràctica:
m1

m2

Eltanc conté inicialment un volum V d’aigua i s’alimenta contínuament amb un corrent d’aigua de l’aixeta,
amb un cabal màssic d’entrada m1 i un cabal volumètric Q1. Per sobreeixidor surt contínuament aigua del
tanc amb el mateix cabal d’entrada, mantenint-se constant el volum del reactor. En un moment donat
s’addiciona una quantitat de colorant provocant una concentració inicial dins el tancd’aproximadament 4,5
mg/L. Com que el tanc es troba perfectament agitat, la concentració de solut a la sortida (corrent 2), és la
mateixa que la existent dins del tanc.

Considerant que el volum del reactor és constant, i que no hi ha reacció (generació =0), el balanç de
matèria de colorant es pot expressar com:

m i1  m i 2 

dM i
dt

(1.1)

On mi1: cabal màssic de colorant que entren al tanc (en mg/s)mi2: cabal màssic de colorant que surt del tanc (en mg/s)
Mi: massa de colorant dins del tanc (mg)
Expressant l’equació anterior en funció de la concentració de colorant e integrant, obtindrem una funció c i2
= f (t) que expressarà la variació de la concentració de colorant a la sortida amb el temps.
Q


ci 2 = ci0 · e V

t

(1.2)

essent ci0 la concentració de colorant dins del tanc en el tempszero. L’equació anterior (1.2), es pot
linealitzar quedant l’equació d’una recta segons la següent expressió:

Pàgina | 2

PRÀCTIQUES D’ENGINYERIA BIOQUÍMICA

ln ci 2 = 

Q
V

t + ln ci 0

(1.3)

1.3 RESULTATS TEÒRICS: a preparar abans de fer la pràctica
Abans de procedir a la part experimental és necessari determinar quin serà el comportament teòric del
procés. Tingues en compte lescaracterístiques de la instal·lació experimental i condicions d’operació en
què duràs a terme l’experiment: volum estimat del dipòsit és de 4,3 L amb agitació, temps de residència
hidràulic de 1200 segons, concentració aproximada dins del tanc a l’inici de l’experiment de 5 mg/L.





Fes el balanç individual de matèria del colorant al tanc i representa en un gràfic la concentració
teòrica de sortida front altemps.
Segons el resultats, proposa el disseny de mostreig a la sortida del tanc. Per aquest disseny cal
tenir en compte que cal prendre mostres més freqüentment al principi, i espaiar la presa de mostra
quan la concentració varia poc.

Si es connecta un segon reactor d’igual volum ple d’aigua a la sortida d’aquest primer:
-Planteja el balanç de matèria (no cal resoldre).
-Dibuixa en el gràficanterior quin seria el comportament que esperaries.

1.4 PROCEDIMENT EXPERIMENTAL
1.4.1 APARELL I MATERIALS
1.4.2 APARELLS
El muntatge consisteix en dos tancs perfectament agitats connectats en sèrie i un manòmetre per mesurar
el cabal d’aigua que hi circula. El primer tanc rep un cabal constant d'aigua que prové d'un tanc pulmó
situat a una alçada superior.

1.4.3 MATERIALS
- Colorant
-...