UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA INGENIERÍA QUÍMICA ESTUDIO DE UN SISTEMA DE MEZCLADO
ALUMNOS: AGUILAR MORALES JESÚS ALBERTO DÍAZ URRUTIA PAOLA ESPINOSA RODRÍGUEZ HUGO EDUARDO ESTRADA SÁNCHEZ ESTEFANÍA MONTSERRAT FLORES BELLO LUIS EDUARDO MATA HERNÁNDEZ MARÍA GUADALUPE OLIVARES VILLEGAS OSCAR SENOBIO ROJAS IGNACIO TABACO ROMERO MARÍA DE LA LUZ VALDEZ LINO MÓNICA AZURIM VALDOVINOS PINEDA MIGUEL ZAMORA CISNEROS DAVID URIEL
ASESOR: MARINA CABALLERO DÍAZ
GRUPO: 4651
ESTUDIO DE UN SI SI STEMA DE MEZCLADO M EZCLADO OBJ ETIVO ETI VO GENERAL: Comprender la importancia y los principios básicos de un sistema de mezclado.
OBJ ETIVO ETI VO PARTICULAR PARTICULAR:: Determinar el tipo de incursor de acuerdo al fluido que se va a mezclar. Conocer el comportamiento del fluido cuando es mezclado con un agitador a diferentes revoluciones por minuto.
HIPÓTESIS: Seleccionando un agitador adecuado para las sustancias a mezclar como es la glicerina y el agua se obtendrán mezclas sin zonas muertas y sin presencia de corto circuito utilizando un trazador, el cual indicara si el mezclado se llevo a cabo correctamente.
INTRODUCCIÓN El éxito de muchas operaciones industriales dependen de la eficaz agitación y mezcla de fluidos aunque con frecuencia tienden a confundirse, agitación y mezclado no son sinónimos. La agitación se refiere al movimiento inducido de un material en una forma específica, generalmente con un modelo circulatorio dentro de algún tipo de contenedor. La mezcla es una distribución al azar de dos o más fases inicialmente separadas. Un único material homogéneo, tal como un tanque con agua fría, puede ser agitado pero, en cambio no puede mezclarse mientras no se le adicione otro material, tal como una cierta cantidad de agua caliente o algún sólido pulverulento. El término mezcla, o mezclado, se aplica a una variedad de operaciones que difieren ampliamente en el grado de homogeneidad del material “mezclado”.
La operación de mezcla es mucho más difícil de estudiar y de escribir la agitación. Los tipos de flujo de la velocidad de un líquido en un tanque agitado, aunque complejos, son bastante definidos y reproducibles. El consumo de potencia se mide fácilmente. Los resultados de los estudios de mezcla, sin embargo, son difíciles de reproducir y dependen
ESTUDIO DE UN SI SI STEMA DE MEZCLADO M EZCLADO OBJ ETIVO ETI VO GENERAL: Comprender la importancia y los principios básicos de un sistema de mezclado.
OBJ ETIVO ETI VO PARTICULAR PARTICULAR:: Determinar el tipo de incursor de acuerdo al fluido que se va a mezclar. Conocer el comportamiento del fluido cuando es mezclado con un agitador a diferentes revoluciones por minuto.
HIPÓTESIS: Seleccionando un agitador adecuado para las sustancias a mezclar como es la glicerina y el agua se obtendrán mezclas sin zonas muertas y sin presencia de corto circuito utilizando un trazador, el cual indicara si el mezclado se llevo a cabo correctamente.
INTRODUCCIÓN El éxito de muchas operaciones industriales dependen de la eficaz agitación y mezcla de fluidos aunque con frecuencia tienden a confundirse, agitación y mezclado no son sinónimos. La agitación se refiere al movimiento inducido de un material en una forma específica, generalmente con un modelo circulatorio dentro de algún tipo de contenedor. La mezcla es una distribución al azar de dos o más fases inicialmente separadas. Un único material homogéneo, tal como un tanque con agua fría, puede ser agitado pero, en cambio no puede mezclarse mientras no se le adicione otro material, tal como una cierta cantidad de agua caliente o algún sólido pulverulento. El término mezcla, o mezclado, se aplica a una variedad de operaciones que difieren ampliamente en el grado de homogeneidad del material “mezclado”.
La operación de mezcla es mucho más difícil de estudiar y de escribir la agitación. Los tipos de flujo de la velocidad de un líquido en un tanque agitado, aunque complejos, son bastante definidos y reproducibles. El consumo de potencia se mide fácilmente. Los resultados de los estudios de mezcla, sin embargo, son difíciles de reproducir y dependen
en gran medida de cómo se define la “mezcla” por el experimentador. Con frecuencia el criterio de mezcla es visual, como ocurre en las mezclas sólido-líquido, la uniformidad que se observa visualmente en la suspensión. La mayoría de los problemas analíticos reales a que nos enfrentaremos empiezan con una compleja mezcla a partir de la cual es necesario aislar, identificar y cuantificar uno o más componentes de la misma. Se pueden plantear las siguientes cuestiones: uno es de carácter cualitativo (¿De qué componente se trata?), y otra de carácter cuantitativo (¿Cuánto hay de este componente?). Para ello, se puede utilizar el método instrumental de análisis, como es la espectrofotometría para medir la absorción de radiación ultravioleta y visible que interactúa con la materia (átomos y moléculas), la misma es considerada una técnica cualitativa y cuantitativa basándose en la medición de color o de la longitud de onda de una radiación e intensidad de la misma
METODOLOGÍA L AVADO DE TANQUE 1.- Desmontar el equipo de mezclado. 2.- Lavar el tanque, la manguera, enjuagar perfectamente. 3.- Montar el equipo nuevamente. 4.-Llenar el tanque con agua potable a una cuarta parte de su capacidad.
CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO 1.-Abrir la llave que conduce hacia el rotámetro. 2.- Checar que el balín del rotámetro este en el numero 5 indicando que el flujo sera de 5 litros por hora. 3.-Medir con un cronometro el flujo de agua que sale. 4.-Colocar la muestra de agua que sale en un vaso de precipitados para su medición. 5.- Comprar el valor teórico con el práctico.
MEDICIÓN DE LA REVOLUCIONES POR MI NUTO DE UN CAFRAMO 1.- Montar el equipo de mezclado (caframo). 2.-Colocar un agitador con una etiqueta sobre un aspa. 3.- Emplear un lápiz se mantenerlo de manera fija para que al dar un giro se contabilice cada golpeteo de la etiqueta con el lápiz fijo y cada golpe representa una revolución por diferentes intervalos de tiempo 10, 5 segundos. 4.- Repetir el procedimiento por cada nivel hasta obtener valores constantes (se tomaran en cuenta los 3 primeros intervalos de caframo.
PREPARACIÓN DE DI SOLUCIÓN AL 1 % CON AGUA Y GLI CERINA 1.- Pesar 0.2 gramos de colorante vegetal (verde). 2.- Medir 198 ml de agua destilada en vaso de precipitados. 3.-Agregar el colorante vegetal al agua destilada y agitar hasta homogeneizar la mezcla. 4.-En las respectivas celdas para colorímetro se ponen 10 muestras con concentraciones del 1 % al 0.1 %. 5.- Colocar una muestra de agua en la celda para colorímetro la cual se utilizara para la calibración del colorímetro. 6.- Se repiten los mismos pasos anteriores para las muestras de glicerina.
USO DEL ESPECTROFOTÓMETRO Calibración. 1.- Encender y esperar 15 minutos de calentamiento del equipo. 2.- Cerciorarse que el medidor este en cero de transmitancia. 3.- Seleccionar la longitud de onda que se desee analizar. 4.- Inserta la muestra blanca en el compartimiento del aparato.
5.- Calibrar el medidor hasta el 100 por ciento de transmitancia. 6.- Retirar la muestra del blanco y colocar la muestra analizar. 7.-Leer en el medidor la absorbancia de la muestra. 8.- Repetir los pasos 2 al 7 para diferentes longitudes de onda que se deseen analizar.
MEZCLADO AGUA. 1.- Montar el equipo del mezclado. 2.- Ajustar el flujo a régimen permanente. 3.- Encender el mezclador y ajustar a nivel 1. 4.- Agregar solución al 1% de agua más trazador (colorante vegetal verde). 5.- Tomar muestras en tubos de ensaye o tubos para colorímetro. 6.- Previo calentamiento del espectrofotómetro, proceder para el análisis de muestra. GLICERINA Se sigue el mismo procedimiento que en el mezclado del agua, solo que agregando glicerina más trazador al 1%. ANÁLISIS DE MUESTRAS Se sigue el mismo procedimiento que en la calibración del espectrofotómetro pero ahora con muestras obtenidas del mezclado.
LISTA DE MATERIAL, REACTIVOS Y EQUIPO MATERIAL:
1 Probeta graduada de 100 mL.
2 Pipetas graduadas de 10 mL.
1 Agitador de vidrio.
2 Vasos de precipitados de 500 mL.
2 Matraz aforado de 500 mL.
10 Celdas para espectrofotómetro.
2 Vasos de precipitado de 100 mL.
REACTIVOS:
Agua destilada.
Glicerina.
Colorante vegetal (verde).
EQUIPO:
Equipo de mezclado.
Deflectores.
Agitador con caframo.
2 Tanques mezcladores con salida lateral.
2 Soportes.
1 Anillo.
2 Pinzas mohr.
2 Pinzas mohr con tornillo.
4 mangueras.
Espectrofotómetro.
Balanza analítica.
MARCO TEÓRICO En la mayoría de las veces se confunde el concepto de mezcla con el de agitación, o se toman como sinónimos, sin embargo son conceptos diferentes. La agitación se refiere al
movimiento inducido de un material en forma determinada, generalmente circulatoria y dentro de algún recipiente. La mezcla es la distribución al azar de dos fases inicialmente separadas, puede agitarse una mezcla homogénea, como un tanque de agua fría, pero no puede mezclarse a menos que se añada otra sustancia. El termino mezcla se aplica a una gran variedad de operaciones que se diferencian en el grado de homogeneidad del material mezclado. Consideremos en un caso donde dos gases se ponen en contacto y se agitan, y en otro recipiente se coloca grava, arena cemento y agua los cuales también son revueltos el resultado de ambos es que están mezclados, aunque la mezcla de estos no sean totalmente homogéneos. VOLUMEN EFECTIVO Es la parte del volumen de un tanque agitado que está bien mezclada, el resto forma zonas estacionarias. Es donde el mezclado se lleva a cabo completo y también se le conoce como volumen efectivo de mezclado. CORTOCIRCUITO Este fenómeno ocurre cuando parte de la alimentación puede ir directamente a la salida sin ser mezclada. Esto depende de las posiciones relativas de la entrada de la alimentación y de la salida de un tanque de agitado. El cortocircuito se puede presentar en forma independiente y como único fenómeno en un sistema de mezclado. FLUJO PISTÓN Este tipo de flujo se presenta cuando existe una zona de fluido estacionario (que no está incluido en la zona bien mezclada) y la configuración de la salida del líquido es tal que permite que el fluido de la zona estancada salga del recipiente, siendo reemplazado éste por líquido de la zona bien mezclada. MEZCLADO PARCIAL
En este tipo de sistema, el volumen efectivo de mezclado en menor que el volumen de el líquido. Se le conoce también como mezclado con espacios muertos. Bajo condiciones de flujo continuo, se puede establecer la respuesta de un trazador inerte el cual no es alimentado en la corriente de entrada. MEZCLADO PARCIAL CON CORTOCIRCUITO Bajo esta situación, una fracción m del volumen del fluido se considera bien mezclada y una fracción n de la alimentación pasa a la zona de mezclado perfecto. La respuesta de un trazador inerte para este sistema de mezclado se establecerá considerando lo siguiente:
C´: concentración del trazador a la salida del tanque.
C: concentración de trazador a la salida del sistema
Co: concentración del trazador en la zona bien mezclada del tanque
MEZCLADO PARCIAL CON FLUJO PISTÓN En este sistema, la alimentación es inducida en la zona de mezclado perfecto, desplazándose un volumen igual hacia la zona estacionaria, el fluido desplazado de la zona estacionaria a su vez desplaza un volumen equivalente hacia la salida. La composición a la salida del sistema es aquella determinada por las propiedades del fluido en la zona estacionaria por lo menos durante un tiempo igual al necesario para desplazar a todo el fluido de esta zona. A partir de este momento, las propiedades del fluido a la salida del sistema estarán dadas por las del material que ha abandonado la zona de mezclado perfecto y ha atravesado la zona estacionaria por medio de un flujo tipo pistón. Para el caso del flujo pistón posterior a la zona de mezclado perfecto, es necesario puntualizar que a partir del momento inicial, transcurre un cierto tiempo antes de que la concentración del trazador se modifique en la salida del sistema. Este es el tiempo necesario para desplazar el volumen del tanque agitado en el que se lleva a cabo el flujo pistón. TIPOS DE MEZCLADORES
a) Mezcladores de flujos o corrientes. b) De paletas o brazos. c) De hélices o helicoidales. d) De turbinas o de impulsos centrífugos. e) Varios tipos diversos. MEZCLADORES DE CORRIENTES: En este tipo de mezclador, se introducen los materiales casi siempre por medio de una bomba y la mezcla se produce por interferencia de sus flujos corrientes. Solo se emplean en los sistemas continuos o circulantes para la mezcla completa de fluidos miscibles. Rara vez se usan para mezclar dos fases, cuando se desea una gran intimidad. La palabra "turbulencia" no implica, por necesidad, una mezcla satisfactoria. MEZCLADOR DE PALETAS O BRAZOS: Este es probablemente el tipo más antiguo de mezclador y consiste en esencia en una o varias paletas horizontales, verticales o inclinadas unidas a un eje horizontal, vertical o inclinado que gira axialmente dentro del recipiente (aunque no siempre está centrado con éste). De esta manera el material que se mezcla es empujado o arrastrado alrededor del recipiente siguiendo una trayectoria circular. Cuando se trata de líquidos pocos espesos en recipientes sin placas desviadoras, las paletas imprimen siempre un movimiento de remolino a todo el contenido del recipiente. En todos los casos, el material directamente en la trayectoria de las paletas es empujado más aprisa que el que se encuentra entre ellas. Este hecho tiene gran influencia para cambiar la relación mutua existente entre las láminas (o estratos) paralelas a las paletas. Sin embargo, una vez realizado este importante pasó, las paletas carecen de medios eficaces para producir, en dirección perpendicular a ellas, fuerzas que corten transversalmente esos estratos y que los mezclen uno con otros. Este es su principal defecto. La estratificación se destruye en gran parte instalando en el recipiente placas desviadoras; las paletas pueden trabajar entonces más lentamente, acortándose para que la potencia necesaria sea razonablemente baja. Doblando las paletas se aumenta la
circulación axial en un recipiente con placas desviadoras, pero no tiene prácticamente efecto con un líquido de baja viscosidad en uno sin dichas placas. MEZCLADORES DE HÉLICES, INCLUIDOS ALGUNOS DE TIPO HELICOIDAL: Los mezcladores de hélices proporcionan un medio poco costoso, sencillo y compacto, para mezclar materiales en un gran número de casos. Su acción mezcladora se deriva de que sus aletas helicoidales al girar empujan constantemente hacia delante, lo que para todos los fines puede considerarse un cilindro continuo de material, aunque el deslizamiento produce corrientes que modifican bastante esta forma cilíndrica. Puesto que la hélice hace que un cilindro de material se mueva en línea recta, es evidente que la forma del recipiente decidirá la disposición subsiguiente de esta corriente. Por esta razón, es particularmente importante en este caso la forma del recipiente y, no obstante, se descuida a menudo este factor. Las hélices son eficaces con los líquidos cuya viscosidad aparente no sea superior a 2000 cent poises, con la presencia de sólidos ligeros o sin ella, aunque pueden utilizarse con viscosidades hasta de 4000 centipoises. Con sólidos con densidad muy diferentes a las de los líquidos, se tropieza con algunas dificultades para impedir la sedimentación, ya que es prácticamente imposible dirigir la corriente producida por la hélice a todas las partes del tanque. MEZCLADORES DE TURBINA O DE IMPULSOR CENTRÍFUGO: El mezclador de turbinas se estudia mejor como una o varias bombas centrífugas trabajando en un recipiente casi sin contrapresión el material entra en el impulsor axialmente por su abertura central. Los álabes aceleran el material y lo descargan del impulsor o rodete más o menos tangencialmente a una velocidad bastante elevada. La turbina puede llevar una corona directriz con paletas curvas fijas (difusores) que desvían esas corrientes tangenciales hasta hacerlas radiales. Todo el cambio de dirección de vertical a horizontal y radial se realiza suavemente con la menor pérdida posible de energía cinética, y en consecuencia, las corrientes radiales llegan aun a gran velocidad a las partes más alejadas del recipiente.
TIPOS DIVERSOS El molino coloidal; se usa cuando es necesario producir dispersiones sumamente finas. Casi todos los molinos coloidales se basan en el mismo principio, aunque pueden diferir en los detalles de su construcción. El rotor puede tener ranuras o no tenerlas y ser o no cónico. El material se somete a un intenso esfuerzo cortante y a una vigorosa fuerza centrífuga, y esta combinación produce excelentes dispersiones. De ordinario se mezcla el material previamente en un mezclador ordinario y luego se perfecciona esta dispersión tosca pasándolo por el molino. Debido a la carga eléctrica comunicada a las partículas y al exiguo tamaño a que se reduce éstas, es posible de hacer de ordinario emulsiones con muy poco estabilizador. Los pigmentos pueden dispersarse en aceites con el tamaño inicial de las partículas molidas, pero es dudoso que en el aparato tenga lugar una molienda efectiva. Los molinos coloidales tienen la ventaja de trabajar con circulación continua, pero con los inconvenientes de su elevado costo inicial su alto consumo de energía y de calentar el material. Hasta la fecha no ha podido reemplazársele para algunos tipos de trabajos en los que es posible obtener un grado de dispersión máximo. En un mezclador que tenga un volumen de agua ( A), al cual se aplica una cantidad (P) de una sustancia química (trazador), la cual se disuelve completamente en toda la masa del agua. En este caso, la concentración de esa sustancia en el volumen (A) será Co=P/A Si en este mezclador se introduce el flujo Q en el tiempo (t=0) y toda el agua que entra se mezcla completa e instantáneamente con el agua, al medir la concentración de dicha sustancia a la salida del mezclador, se encontrara que la concentración ( C ) va disminuyendo progresivamente a través del tiempo
HOJAS DE SEGURIDAD AGUA DESTILADA Denominación: Agua Destilada. Uso de la sustancia o preparado: Para usos de laboratorio, análisis, investigación y química fina. Sustancia no peligrosa Composición/Información de los componentes Denominación: Agua Desionizada Fórmula: H2O M.=18,016 Riesgos especiales: Incombustible. Almacenamiento: Recipientes bien cerrados, temperatura ambiente. Propiedades físicas y química: Aspecto: Líquido transparente e incoloro. Olor: Inodoro. Punto de ebullición: 100°C Punto de fusión: 0°C Densidad (20/4): 1,00 Solubilidad: Soluble en etanol. PH, 5.0 – 6.5 Dureza: <1,0 ppm Estabilidad y reactividad Materias que deben evitarse: Metales alcalinos. Formación de hidrógeno (riesgo de explosión) Metales alcalinotérreos en polvo. Anhídridos. Ácidos fuertes. (ATENCIÓN: Se genera calor). Fósforo. Aluminio en polvo. COLORANTE DEFINICIÓN:
Un colorante natural es toda aquella materia colorante que tiene origen vegetal o animal. Para que una sustancia coloreada, sea considerada un colorante, deberá contener grupos cromóforos llamados auxocromos, los que dan a la sustancia afinidad con la fibra. Los colorantes se dividen en varios grupos, a saber: colorantes naturales, tintes naturales y pigmentos naturales. Los colorantes naturales son productos que se adicionan a los alimentos para proporcionarles un color específico y hacerlos más agradables a la vista.
GRUPO
COLOR
PROCEDENCIA
Flavonol
Amarillo
Bidens
Calcona
Rojo y amarillo
Cártamo
Caroteno
Anaranjado
Zanahoria
Xentofila
Amarillo
Achiote
Indol
Azul
Añil
Delfinidina
Azul
Hierba de pollo
Xantonas
Amarillo
Líquenes
Tanino-pirogallo y
Café
Castaño
Verde
Plantas verdes
Catecol Clorofila
Tabla 1 Colorantes según características químicas.
GLICERINA Nombre Químico: Glicerina. Sinónimos: 1, 2,3‐Propanotriol; Glicerol Reseña de Emergencia: ¡Cuidado! Puede causar irritación a la piel, ojos y tracto respiratorio. Puede afectar los riñones. Efectos Potenciales de Salud:
Inhalación: La inhalación de los vapores a temperatura ambiente es improbable debido a que posee una baja presión de vapor. La inhalación de la neblina puede producir irritación del tracto respiratorio. Ingestión: Baja toxicidad. Puede causar náuseas, dolor de cabeza, diarrea. Contacto con la Piel: Puede causar irritación. Contacto con los Ojos: Puede causar irritación. Exposición Crónica: Puede causar lesiones renales. Empeoramiento de las Condiciones Existentes: Las personas con desórdenes cutáneos ya existentes o problemas oculares o función hepática o renal deteriorada, pueden ser más susceptibles a los efectos de esta substancia. MEDIDAS DE PRIMEROS AUXILIOS Inhalación: Coloque la persona al aire fresco. Busque atención médica en caso de cualquier dificultad respiratoria. Ingestión: Induzca el vómito inmediatamente como lo indica el personal médico. Nunca administre nada por la boca a una persona inconsciente. Consiga atención médica. Contacto con la Piel: Lave la piel inmediatamente con agua abundante por lo menos 15 minutos. Quítese la ropa y zapatos contaminados. Lave la ropa antes de usarla nuevamente. Limpie los zapatos completamente antes de usarlos de nuevo. Busque atención médica si se presenta irritación. Contacto con los Ojos: Lave los ojos inmediatamente con abundante agua, por lo menos 15 minutos, elevando los párpados superior e inferior ocasionalmente. Busque atención médica si la irritación persiste. MEDIDAS PARA EXTINCIÓN DE INCENDIOS
Medios Extintores de Incendio: Utilicen cualquier medio apropiado para extinguir fuego alrededor. El aerosol de agua puede utilizarse para extinguir fuego que lo rodea y refrescar los contenedores expuestos al fuego. El aerosol de agua también reducirá vapores y gases irritantes. Información Especial: En el evento de un fuego, vestidos protectores completos y aparato respiratorio autónomo con mascarilla completa operando en la demanda de presión u otro modo de presión positiva. MEDIDAS PARA FUGAS ACCIDENTALES Ventile el área donde ocurrió la fuga o derrame. Use el apropiado equipo protector personal. MANEJO Y ALMACENAMIENTO Guarde en un envase cerrado herméticamente, almacene en un área fresca, seca y bien ventilada. Proteja contra los daños físicos. Aísle de las substancias incompatibles. Los envases de este material pueden ser peligrosos cuando están vacíos ya que retienen residuos del producto (vapores, líquido); observe todas las advertencias y precauciones que se listan para el producto. CONTROLES DE EXPOSICIÓN Y PROTECCIÓN PERSONAL Sistema de Ventilación: Se recomienda un sistema de escape local y/o general para las exposiciones de empleados debajo de los Límites de Exposición Aérea. En general, se prefiere la ventilación de extractor local debido a que puede controlar las emisiones del contaminante en su fuente, impidiendo dispersión del mismo al lugar general de trabajo. Protección de la Piel: Usen guantes protectores y vestimenta limpia para cubrir cuerpos.
Protección para los Ojos: Utilice gafas protectoras contra productos químicos. Mantener en el área de trabajo una instalación destinada al lavado, remojo y enjuague rápido de los ojos. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS Aspecto: Líquido aceitoso transparente. Olor: Inodoro Solubilidad: Miscible en agua. Peso Específico: 1.26 a20C/4C PH: (neutra al tornasol) % de Volátiles por Volumen 21C (70F): 0 Punto de Ebullición: 290C (554F) Punto de Fusión: 18C (64F) Densidad del Vapor (Air=1): 3.17 Presión de Vapor (mm Hg): 0.0025 a 50C (122F) ESTABILIDAD Y REACTIVIDAD Estabilidad: Estable en condiciones ordinarias de uso y almacenamiento. Productos Peligrosos de Descomposición: Los gases y vapores tóxicos pueden liberarse si se involucrara en un fuego. La glicerina se descompone al calentarla a temperaturas mayores de 290C, formando un gas corrosivo (acroleína). Incompatibilidades: Oxidantes fuertes. Condiciones a Evitar: Calor, llamas, fuentes de ignición e incompatibles.
MANUAL DE OPERACIONES Manejo del Spectronic 20: Para medir la A o él %T de muestras en el espectrofotómetro SPECTRONIC 20 proceda de la siguiente manera:
a.- Encienda el SPECTRONIC 20 haciendo girar el interruptor de encendido (botón situado en el lado izquierdo del aparato) botón (a) en sentido de las manecillas del reloj. Permita que el espectrofotómetro se caliente al menos 15 minutos antes de utilizarse con el objeto de estabilizar la fuente y el detector, se activará la luz roja de encendido (b).
b.- Después del periodo de calentamiento, seleccione la longitud de onda deseada con el botón de control de longitudes de onda, botón (c).
c.- Ajuste la escala del instrumento a 0% de T con el control de cero (botón (a) en el lado izquierdo del aparato). Asegúrese que el compartimiento de muestra esté vacío y cerrado.
d.- Llene una celda limpia con agua (u otra solución blanco) y límpiela con una toallita para quitar las gotas, polvo e impresiones digitales. Coloque la muestra en el compartimiento de muestra (d) y haga coincidir la guía marcada en la celda con la guía marcada en el compartimiento de la muestra. Presione firmemente la celda en el compartimiento de muestra y cierre la tapa. Ajuste la escala del instrumento a 100% T con el control de Transmitancia / Absorbancia (botón (e) del lado derecho del instrumento). Retire la celda del compartimiento y deseche su contenido.
e.- Enjuague dos veces la celda con pequeños volúmenes de la solución a ser medida y luego llénela con dicha solución, séquela con una toallita e introdúzcala en el compartimiento de muestra (d). Alinie las guías y cierre la tapa. Lea el valor apropiado (%T ó A) en la escala del aparato.
f.- Retire la celda del compartimiento de muestra y repita los pasos “d” y “e” para cualquier solución restante.
g.- Cuando se haya realizado todas las mediciones apague el aparato girando el interruptor de encendido (a) en sentido contrario de las manecillas del reloj. Nota: Para leer correctamente la escala, haga coincidir la aguja con su imagen en el espejo.
RESULTADOS
Longitud de onda (agua) Nm Absorbancia 400 0.32 420 0.415 440 0.52 460 0.45 480 0.24 500 0.11 520 0.07 540 0.07 560 0.085 580 0.1 600 0.14 620 0.19 640 0.21 660 0.12 680 0.052 700 0.03 720 0.04 740 0.04
Grafica 1
Longitud de onda (Agua)
0.6 0.5 a 0.4 í c n a b r 0.3 o s b A 0.2
0.1 0 400
500
600 nm
700
Grafica 2
Curva de calibración (agua) Concentración (%) Absorbancía 1 0.47 0.9 0.38 0.8 0.38 0.7 0.35 0.6 0.28 0.5 0.24 0.4 0.18 0.3 0.13 0.2 0.08 0.1 0.03
Curva de calibración (Agua)
0.5 y = 0.4764x - 0.01 R² = 0.9866
0.4 a i c 0.3 n a b r o s b 0.2 A
Curva de calibración
Linear (Curva de calibración)
0.1 0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Concentración (%)
Longitud de onda (Glicerina) nm Absorbancia 400 0.09 420 0.105 440 0.11 460 0.09 480 0.08 500 0.1 520 0.09 540 0.09 560 0.095 580 0.1 600 0.09 620 0.1 640 0.1 660 0.1 680 0.1 700 0.08
Grafica 3
Longitud de onda (Glicerina)
0.12 0.1 0.08
a i c n a b r 0.06 o s b A
Series1
0.04 0.02
0 400
450
500
550
600 nm
650
700
750
Longitud de onda (Glicerina) nm Absorbancia 400 0.09 420 0.105 440 0.11 460 0.09 480 0.08 500 0.1 520 0.09 540 0.09 560 0.095 580 0.1 600 0.09 620 0.1 640 0.1 660 0.1 680 0.1 700 0.08 720 0.08 740 0.06
Curva de calibración (Glicerina) Concentración Absorbancia (%) 1 0.11 0.9 0.105 0.8 0.105 0.7 0.1 0.6 0.085 0.5 0.06 0.4 0.058 0.3 0.04 0.2 0.025 0.1 0.02
Grafica 3
Longitud de onda (Glicerina)
0.12 0.1 0.08
a i c n a b r 0.06 o s b A
Series1
0.04 0.02
0 400
450
500
550
600
650
700
750
nm
Grafica 4
Curva de calibración (Glicerina)
0.14 0.12
y = 0.1119x + 0.0093 R² = 0.9528
0.1 a i c n0.08 a v r o s b0.06 A
0.04 0.02
Absorbancia Linear (Absorbancia)
Curva de calibración (Glicerina) Concentración Absorbancia (%) 1 0.11 0.9 0.105 0.8 0.105 0.7 0.1 0.6 0.085 0.5 0.06 0.4 0.058 0.3 0.04 0.2 0.025 0.1 0.02
Grafica 4
Curva de calibración (Glicerina)
0.14 y = 0.1119x + 0.0093 R² = 0.9528
0.12 0.1 a i c n0.08 a v r o s b0.06 A
Absorbancia Linear (Absorbancia)
0.04 0.02 0 -0.1
0.1
0.3
0.5
0.7
0.9
1.1
Concentracion (%)
Tiempo Vs Absorbancia (Agua) t(seg) Absorbancia 8 0.22 10 0.21 14 0.2 19 0.195 23 0.19 29 0.18 32 0.18 36 0.175 40 0.165
Grafica 7
Tiempo Vs Absorbancia (Agua)
0.25 0.2 a i c 0.15 n a b r o s b 0.1 A
Series1
0.05 0 0.5
5.5
10.5
15.5
20.5
25.5
30.5
35.5
40.5
Tiempo Vs Absorbancia (Agua) t(seg) Absorbancia 8 0.22 10 0.21 14 0.2 19 0.195 23 0.19 29 0.18 32 0.18 36 0.175 40 0.165
Grafica 7
Tiempo Vs Absorbancia (Agua)
0.25 0.2 a i c 0.15 n a b r o s b 0.1 A
Series1
0.05 0 0.5
5.5
10.5
15.5
20.5
25.5
30.5
tiempo (seg)
Tiempo Vs concentración (Agua) tiempo(seg) Concentración 8
0.4828
10
0.4619
14
0.4409
19
0.4304
23
0.4199
29
0.3989
32
0.3989
36
0.3884
40
0.3674
Grafica 5
Tiempo Vs Concentración (Agua)
0.6 0.5 n 0.4 ó i c a r t n 0.3 e c n o C 0.2
0.1
35.5
40.5
Tiempo Vs concentración (Agua) tiempo(seg) Concentración 8
0.4828
10
0.4619
14
0.4409
19
0.4304
23
0.4199
29
0.3989
32
0.3989
36
0.3884
40
0.3674
Grafica 5
Tiempo Vs Concentración (Agua)
0.6 0.5 n 0.4 ó i c a r t n 0.3 e c n o C 0.2
0.1 0 5
10
15
20
25
30
35
40
Tiempo (seg)
Tiempo Vs Absorbancia (Glicerina) tiempo Absorbancia (seg) 20 0.065 42 0.03 61 0.025 90 0.008 115 0.02 138 0.012 161 0.017 186 0.01 210 0.01
Grafica 8
Tiempo Vs Absorbancia (Glicerina)
0.07 0.06 0.05
a i c n 0.04 a b r o 0.03 s b A
0.02 0.01 0 15
65
115 Tíempo (seg)
Tiempo Vs Absorbancia 2 (Glicerina) tiempo (seg) 20 42 61
absorbancia 2 0.065 0.033 0.02
Ilustración 1 Grafica 9
Tiempo Vs Absorbancia 2 (Glicerina)
0.07 0.06 ) m0.05 n
165
215
45
Tiempo Vs Absorbancia (Glicerina) tiempo Absorbancia (seg) 20 0.065 42 0.03 61 0.025 90 0.008 115 0.02 138 0.012 161 0.017 186 0.01 210 0.01
Grafica 8
Tiempo Vs Absorbancia (Glicerina)
0.07 0.06 0.05
a i c n 0.04 a b r o 0.03 s b A
0.02 0.01 0 15
65
115
165
215
Tíempo (seg)
Tiempo Vs Absorbancia 2 (Glicerina) tiempo (seg) 20 42 61 90 115 138 161 186 210
absorbancia 2 0.065 0.033 0.02 0.01 0.015 0.014 0.014 0.014 0.018
Ilustración 1 Grafica 9
Tiempo Vs Absorbancia 2 (Glicerina)
0.07 0.06 ) m0.05 n ( 2 a 0.04 i c n a 0.03 b r o s b 0.02 A
0.01
0 0
50
100
150
200
250
Tiempo (seg)
Tiempo Vs Concentración (Glicerina) Tiempo Concentración (seg) 20 0.468 42 0.199 61 0.089 90 0.00588 115 0.047 138 0.039 161 0.039 186 0.039 210 0.073
Grafica 6
Tiempo Vs C oncentración (Glicerina)
0.5 0.45 0.4 0.35
n ó i 0.3 c a r t n 0.25 e c n 0.2 o C
0.15
0.1 0.05 0 0
50
100
150 Tiempo (seg)
200
250
Tiempo Vs Concentración (Glicerina) Tiempo Concentración (seg) 20 0.468 42 0.199 61 0.089 90 0.00588 115 0.047 138 0.039 161 0.039 186 0.039 210 0.073
Grafica 6
Tiempo Vs C oncentración (Glicerina)
0.5 0.45 0.4 0.35
n ó i 0.3 c a r t n 0.25 e c n 0.2 o C
0.15
0.1 0.05 0 0
50
100
150
200
250
Tiempo (seg)
RPM Nivel Constante Prueba Prueba Prueba Prueba 1 2 3 4 210 0 35x(6) 43 37 36 35 288
1
24x(12)
25
25
24
24
312
2
26x(12)
30
27
26
27
348
3
29x(12)
33
29
28
29
RPM Nivel Constante Prueba Prueba Prueba Prueba 1 2 3 4 210 0 35x(6) 43 37 36 35 288
1
24x(12)
25
25
24
24
312
2
26x(12)
30
27
26
27
348
3
29x(12)
33
29
28
29
TABLA 1 REVOLUCIONES POR MI NUTO DEL AGITADOR CON CAFRAMO Se tomaron los valores que se repetían más veces y se multiplica por 6 en la primera porque fue en un intervalo de tiempo de 10 segundos que se contaron los golpes de la etiqueta con el lápiz, y por 12 fue en 5 segundos El tercer nivel se subraya ya que hasta este nivel se pudo contar los golpes de la etiqueta con el lápiz, en los demás niveles se dificultaba mucho más este procedimiento.
ANÁLI SIS DE RESULTADOS Al analizar los gráficos obtenidos e interpretarlos se llega al siguiente análisis: La grafica 1.- Nos indica la longitud de onda a la que se tiene que trabajar, ya que se lee un valor máximo de 440 nm. Grafica 2.- Curva de calibración concentración ᴕ Absorbancia A una longitud de onda constante se puede obtener una curva de calibración con tendencia lineal, de la cual posteriormente se obtuvieron los datos de concentración al mezclar el agua con el trazador. Grafica 3.- El máximo valor de la longitud de onda es de 440 nm (el trazador fue el mismo que se utilizo para el agua) Grafica 4.- Curva de calibración de la glicerina Utilizando el dato máximo de onda de la grafica 3 se genera la curva de calibración la cual muestra el comportamiento, concentración y absorbancia para una mezcla de glicerina y el trazador seleccionado Grafica 5.- Tiempo vs concentración (agua) Muestra la relación que se obtuvo en la concentración de agua con el trazador (verde) a diferentes tiempos, la cual con la tendencia que se observa y la forma que fue agregado el trazador la figura no presenta ninguna relación con las graficas representadas en la literatura. Las razones que pudieron provocar esto son:
No hubo régimen permanente
Tiempo en que tarda en la toma de muestras
Velocidad del impulsor
Grafica 6.- Tiempo vs Concentración (Glicerina)
Muestra la relación que se obtuvo con glicerina con el trazador (verde) a diferentes tiempos, tuvo una tendencia, de un flujo mezclado el cual fue corroborado teóricamente ya que la concentración va disminuyendo con respecto al tiempo
CONCLUSIONES. El tipo de impulsor que se debe seleccionar depende del fluido que se va a mezclar, con respecto a su viscosidad, así como el tipo de mezclador que se va a utilizar. La absorbancia cambia de manera proporcional a la concentración en las soluciones en un rango definido, ya que a concentraciones demasiado altas o bajas esto no cumple de acuerdo a la ley de Beer. Los factores que influyen en el tipo de mezclado que se obtiene en un proceso son; la presencia de zonas muertas, cortocircuito, el tipo de agitador, fluido y tiempo de operación. La presencia de deflectores en el mezclador reduce la aparición de zonas muertas y se obtiene un mezclado más uniforme. Una velocidad apropiada en el proceso evita tener un mezclado tipo pistón ya que en este el producto no es el requerido. El mezclado obtenido con el líquido viscoso fue mas parecido al tipo flujo mezclado; en cambio el que se dio con el liquido poco viscoso no tuvo alguna similitud con algún tipo de mezclado conocido teóricamente, ya sea por la rapidez con que se logro la mezcla, esto genero algunos problemas al obtener las muestras, lo cual se reporta como la principal causa de no haber logrado un mezclado ideal. El mezclado ideal no se da en ninguno de los casos, el tipo pistón y el tipo flujo mezclado rara vez se logran obtener en algún proceso; el tipo de mezclado no ideal es el más común de todos los tipos conocidos, debido a que la eliminación total de las zonas muertas no es posible.
BIBLIOGRAFÍA
Perry, R.,Manual del ingeniero Químico, Sexta edición, Don W-green Mc Graw-Hill
Warren L. Mc Cabe ; Operaciones Unitarias en ingeniería química, Mc graw-Hill
J. M. Smith / H. C Van Ness. Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química Mc Graw-hill
Foust, A.; Principios de Operaciones Unitarias, Segunda edición
Olsen, E.; Métodos Ópticos de Análisis, editorial Reverte, S.A. 1990, España
Skoog, D. & West, D.; Introducción a la Química Analítico , Editorial Reverte, 2002 España
Allinger; Química Orgánica, Editorial Reverte 1984, España
Arboleda , J., Grimplastch, B. S. y kirchmer, C. J. Métodos de evaluación de procesos de plantas de tratamiento de agua Lima, CEPIS/OPS, 1974
