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Laboratorio de Ingeniería Química Horario: Lunes 14:00-17:00
Alumna: Rojas Vela Carolina
PRACTICA NO. 1
“BALANCE DE MATERIA A REGIMEN PERMANENTE”
Problema
Determine el flujo másico en g/min, con el que debe operar la bomba que transporta la solución MEG-AGUA del tanque “A” al mezclador, así como su composición en % masa, para que al mezclarse con la corriente de flujo de composición desconocida, que va del tanque “B” igualmente al mezclador, por la acción de una bomba que opera en la posición no. 4 de su control de velocidad, se genere una corriente de flujo en la salida del mezclador con el 23% en masa de MEG.
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESOS
A B
B B
C
M
Laboratorio de Ingeniería Química Horario: Lunes 14:00-17:00
Alumna: Rojas Vela Carolina
RESULTADOS EXPERIMENTALES
Medición de flujo de la bomba “B”
No. Velocidad
No. De medición Masa (g)
Tiempo(s) (min)
41 62.8 4.38 0.0732 72.3 4.31 0.071833333 64.2 4.25 0.07083333
Medición de flujo en la salida del mezclador
No. Velocidad
No. De medición Masa (g)
Tiempo(s) (min)
54 63 2.99 0.049833335 59.9 3.64 0.060666676 55.2 3.64 0.06066667
No. Velocidad
No. De medición Masa (g)
Tiempo
(s) (min)
67 75.4 3.53 0.058833338 59.5 3.3 0.0559 64.8 3.42 0.057
No. Velocidad
No. De medición
Masa (g)Tiempo
(s) (min)
810 72.4 3.12 0.05211 66.7 2.99 0.0498333312 64.6 2.8 0.04666667
Laboratorio de Ingeniería Química Horario: Lunes 14:00-17:00
Alumna: Rojas Vela Carolina
RESULTADOS
Medición del flujo de la bomba “b”
No. Velocidad
No. De medición
Masa (g)Tiempo
Flujo másico (g/min)
(s) (min) Promedio
41 62.8 4.38 0.073 860.273973
924.3744782 72.3 4.31 0.07183333 1006.496523 64.2 4.25 0.07083333 906.352941
Medición de flujo en la salida del mezclador
En estos resultados podemos observar que en la salida del mezclador el flujo aumenta al aumentar la velocidad con que opera la bomba de la corriente A, por lo mismo obtenemos que el porcentaje en masa en la salida del mezclador al aumentar la velocidad de la bomba A va disminuyendo.
Realizando todos los cálculos para poder conocer la composición de cada corriente (se encuentra en la memoria de cálculo) se obtiene lo siguiente:
Balance de materia general
No. Velocida
dNo. De
mediciónMasa
(g)Tiempo
Flujo másico (g/min)
(s) (min) Promedio
54 63 2.99 0.04983333 1264.21405
1053.822265 59.9 3.64 0.06066667 987.3626376 55.2 3.64 0.06066667 909.89011
IR % masa
Promedio
1.353 20.820.13333331.352 19.8
1.352 19.8
No. Velocidad
No. De medición
Masa (g)
TiempoFlujo másico (g/min)
(s) (min) Promedio
67 75.4 3.53 0.05883333 1281.5864
1166.74898 59.5 3.3 0.055 1081.818189 64.8 3.42 0.057 1136.84211
IR% masa
Promedio1.352 19.8
19.81.352 19.81.352 19.8
No. Velocidad
No. De medición
Masa (g)
TiempoFlujo másico (g/min)
(s) (min) Promedio
810 72.4 3.12 0.052 1392.30769
1371.6849811 66.7 2.99 0.04983333 1338.4615412 64.6 2.8 0.04666667 1384.28571
IR% masa
Promedio1.352 19.8
19.46666671.351 18.81.352 19.8
Laboratorio de Ingeniería Química Horario: Lunes 14:00-17:00
Alumna: Rojas Vela Carolina
A + B = C
Balance de materia por componente
AXmega + BXmegb = CXmegc
AXagua + BXagua = CXagua
Sistema de ecuaciones para cada una de las velocidades en los que opero la bomba “A”
Av5Xamega + BXbmegb = Cv5Xv5megc
Av6Xamega +BXbmegb = Cv6Xv6megc
Av8Xamega +BXbmegb = Cv8Xv8megc
Velocidad 5
Av5 + B = Cv5
Av5 = Cv5 - B
Av5= 1053.8222 - 924.3744 = 129.4478 g/min
Obteniendo:
Composición de la corriente A: 0.1672 MEG y 0.8327 H2O
Composición de la corriente B: 0.2060 MEG y 0.7939 H2O
Con el valor del flujo másico determinado en el punto anterior, determinar el número de velocidad con la cual la bomba “A” debe operar.
Utilizando
A + B = C
AXamega + BXbmegb = CXcmegc Teniendo como incógnitas A y C
Teniendo dos incógnitas y dos ecuaciones resolvemos y obtenemos que:
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A= 549.5605 g/min
C= 6417.6291 g/min
Aplicando regresión lineal
4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.50
50100150200250300350400450500
f(x) = 105.4562 x − 394.845R² = 0.999398168521506
Velocidad Vs Flujo
Flujo(A) (g/min)Linear (Flujo(A) (g/min))
Dónde:
X= velocidad
Y= Flujo de A
X= Y + 394.84/105.46
X= 549.5605 g/min + 394.84/105.46= 8.9
Velocidad Flujo(A) (g/min)
5 129.4478
6 242.3745
8 447.3105
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Alumna: Rojas Vela Carolina
Por lo tanto para que se pueda generar una corriente de flujo en la salida del mezclador con el 23% en masa de MEG se necesita una velocidad de 8.9 en la bomba A.
Análisis de resultados
El objetivo principal de la presente practica fue determinación de una velocidad ideal en la bomba del tanque A y con ello un flujo ideal en la misma, con el fin de tener una composición específica a la salida del mezclador, denominada corriente C, todo esto mediante la operación de un equipo que nos ofreció los datos experimentales que más tarde usaríamos en el planteamiento teórico de tal problema a través de un balance de materia a régimen permanente.
Experimentalmente no llegamos a la composición ideal solicitada por el protocolo a la salida del mezclador, sin embargo para ello realizamos los cálculos pertinentes que nos permitieron llegar a la solución del problema de manera teórica, datos que se reportan en la última tabla de este informe: velocidad ideal de la bomba en A, flujos obtenidos con base en lo anterior y determinación de las composiciones en las disoluciones de A y B pues eran desconocidas.
Al inicio del problema se nos planteó la posibilidad de llegar a una concentración del 23% en masa en la corriente C, de manera experimental no fue posible determinarlo, sin embargo, solo para señalar, la velocidad teórica necesaria, usando la ecuación de la recta, nos dice que es entre 8.9 aproximadamente de acuerdo con la sustitución de tal ecuación.
Finalmente podemos mencionar que el procedimiento indicó una tendencia que nos dice que mientras mayor sea la velocidad de la bomba que pertenece al tanque A la composición de MEG en la corriente C disminuye, considerando desde luego la velocidad constante (4) de la bomba en el tanque B.
Conclusiones
En esta práctica no se pudieron cumplir los todos los objetivos ya que la composición de la corriente del flujo de salida no era del 23% MEG aun así se
pudieron obtener las composiciones de la corriente A y B así como el flujo de la corriente A.
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Alumna: Rojas Vela Carolina
Aun así se realizó una regresión lineal para poder obtener la velocidad de la bomba en la corriente A donde se pudiera obtener en la salida del mezclador una corriente con el 23 % MEG y así podemos concluir que la velocidad adecuada con
la que debería operar la bomba A es de 8.9
Bibliografía