Lab procesos quimicos TD1

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Universidad de Concepción Depto. Ingeniería química Laboratorio de procesos químicos I: “Determinación de la curva la presión de vapor de un fluido puro y balance de energía de sistemas bifásicos en expansión.” Integrantes: Yanitza Barra Eduardo Beltrán Raúl Herrera Camila Vila Claudia Yévenes Profesor: Andrés Mejía Ayudante: Camila Mora Fecha: 28 abril 2015

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Determinación de la curva la presión de vapor de un fluido puroy balance de energía de sistemas bifásicos en expansión

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Universidad de Concepción Depto. Ingeniería química Laboratorio de procesos químicos I: “Determinación de la curva la presión de vapor de un fluido puro y balance de energía de sistemas bifásicos en expansión.” Integrantes: Yanitza Barra Eduardo Beltrán Raúl Herrera Camila Vila Claudia Yévenes Profesor: Andrés Mejía Ayudante: Camila Mora Fecha: 28 abril 2015

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Sumario El equilibrio líquido vapor tiene una gran importancia para la industria química. La destilación, la evaporación, la absorción, la desorción, entre muchos otros, son procesos que requieren conocimiento de dicho equilibrio para poder ser efectuados y optimizados. En este laboratorio se estudió el equilibrio líquido vapor de uno de los fluidos puros más utilizados industrialmente: el agua. El objetivo fue determinar su respectiva curva de presión vapor y realizar balances de masa, energía y entropía para un sistema abierto. Para esto, se utilizó el equipo TH3 de Armfield para medir valores de temperatura y presión de saturación, tanto en un sistema cerrado como abierto. La curva de presión de vapor obtenida presentó un 2,7% de error promedio con respecto a los datos obtenidos por tabla de vapor. Además, por regresión lineal, se calcularon las constantes para la ecuación de Antoine obteniendo valores de A=13,178 B=1047,8 y C=-213,25. Adicionalmente, se calculó la entalpía de vaporización para todos los puntos de temperatura medidos. El promedio de dichas entalpías fue de 2179,5 kJ/kg, valor que presentó un 0,15% de error con respecto al promedio de los valores de la literatura. El error obtenido para la curva de presión vapor se debe principalmente a que el sensor del sistema no mide la temperatura en el punto justo de salida en el estanque, provocando que el vapor pierda calor, disminuyendo la temperatura. Este error se propaga para el cálculo de las constantes de Antoine y para el cálculo de entalpía. Por otro lado, para el sistema abierto, se obtuvo que el calor entregado al sistema fue de 41,20 kJ y la entropía generada resultó -16,01 kJ/kg. Claramente, hay un error en el cálculo de la entropía generada. Este error se debe a que muchas propiedades no se pueden caracterizar en cada instante, lo cual obliga a realizar distintas suposiciones sobre el sistema así como aproximaciones matemáticas.

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Simbología , : Constantes modelo para cálculo de entalpía de vaporización , , : Parámetros de Antoine

: Energía de Gibbs ℎ : Altura de líquido ℎ : Altura total

: Entalpía : Masa : Flujo másico : Presión : Presión crítica : Presión reducida

: Presión de saturación : Flujo de calor : Entropía

: Entropía generada : Tiempo : Temperatura : Temperatura crítica : Temperatura reducida

: Temperatura de saturación : Energía interna : Volumen : Flujo de trabajo : Propiedad referida a la corriente a : Propiedad referida a la corriente

: Propiedad másica : Propiedad de la fase líquida : Propiedad de la fase vapor

∆ : Entalpía másica de vaporización ∆ : Entalpía de vaporización a temperatura normal de ebullición ∆ : Diferencia de volúmenes másicos de vapor y líquido saturado

: Término de atracción de las moléculas en Peng-Robinson : Covolumen : Fracción másica vaporizada

∅ : Fracción volumétrica de líquido : Densidad : Factor acéntrico

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Índice 1. Introducción 1 2. Objetivos 2

2.1 Objetivo general. 2 2.2 Objetivos específicos. 2

3. Marco teórico 3 3.1 Curva de presión de vapor. 3 3.2 Cálculo de los volúmenes molares. 5 3.3 Balances de energía, masa y entropía. 6

4. Materiales 8 4.1 Equipo TH3 de Armfield 8 5. Procedimiento experimental 9

5.1 Procedimiento 1 9 5.2 Procedimiento 2 10 6. Resultados 11 6.1 Curva de saturación 11 6.2 Determinación de las constantes de la ecuación de Antoine 12 6.3 Cálculo entalpía de vaporización 14 6.4 Cálculo de calor y entropía generada 15 7. Conclusión 17 8. Bibliografía 18

9. Anexos 19 A.1 Tratamiento de datos 19 A.2 Datos para sistema cerrado 23 A.3 Datos para sistema abierto 26 A.4 Errores de presión, entalpía y Antoine 29 A.5 Puesta en marcha del equipo 32

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1. Introducción Dentro de las industrias, el objetivo es generar compuestos y productos a gran escala a partir de materias primas. En general, existen dos tipos de procesos para llevar a cabo esta transformación; aquellos que requieren reacción química y aquellos que sólo necesitan cambios físicos. En el primer tipo, el eje principal es el reactor que está diseñado específicamente para el proceso, de forma que al alimentar reactivo en las condiciones de entrada definidas, se produce la máxima cantidad de producto, con una alta selectividad. En el segundo tipo, la materia prima es una mezcla de compuestos con diferentes propiedades, los cuales se desean separar para obtener los productos. Para lograr esto, se deben aplicar operaciones de separación, como extracción líquido-líquido, cristalización, secado, lixiviación, destilación, etc. [1] Las operaciones mencionadas se basan en crear un estado bifásico, ya sea añadiendo otra especie, aplicando calor, o realizando cambios de presión, temperatura o volumen. Lo que sucede finalmente es que uno de los compuestos queda puro en una fase y el resto de la materia prima en la otra. Para los ingenieros químicos es fundamental comprender estos procesos, por lo que es necesario estudiar los principios del equilibrio de fases, que forma parte de la termodinámica. El estudio de la termodinámica parte en 1662, cuando Robert Boyle comenzó con la experimentación, en su caso, con aire para llegar a correlaciones entre las propiedades de los gases [2]; varios años después, en la década de 1850 surge la termodinámica como tal, pues en dicha época fue escrito el primer texto de termodinámica y se describieron las dos primeras leyes fundamentales [3], que luego, en 1906 Walther Nernst complementaría con el desarrollo de la tercera ley de la termodinámica [4]. El estudio se ha ido completando con experimentos más sofisticados y otras ecuaciones para llegar al conocimiento que se tiene hoy, donde se tienen caracterizados más de 21000 diagramas de fases para sistemas inorgánicos [5] e innumerables diagramas de sistemas orgánicos. En este laboratorio nos centramos en el equilibrio líquido-vapor, el cual se presenta frecuentemente en las plantas químicas, pues muchos de los reactivos y productos se presentan en fases fluidas y la aplicación de operaciones de flasheo, evaporación, absorción, desorción, y los diversos tipos de destilación son muy comunes dentro de las industrias. En este informe se analizan los resultados obtenidos al experimentar con un fluido puro en estado de equilibrio liquido-vapor. Para esto, se efectuaron medidas de temperatura y presión de agua en ebullición, tanto en un sistema cerrado como abierto. Con esto se logró modelar la curva de presión de vapor, se obtuvieron los parámetros de la ecuación de Antoine, se calculó su entalpía de vaporización y finalmente se estimó el calor y la entropía generada del sistema.

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2. Objetivos 2.1 Objetivo general:

Determinar la curva de presión de vapor de un fluido puro y realizar balances de materia, energía y entropía para un sistema abierto. 2.2 Objetivos específicos: Determinar la curva característica de presión de vapor del agua en función de la temperatura y comparar los resultados con datos publicados y ecuaciones universalmente aceptadas.

Determinar los coeficientes de la ecuación de Antoine y comparar con los datos bibliográficos. Estimar la entalpía de vaporización del agua, su comportamiento con la

temperatura y comparar con datos publicados. Calcular el calor emitido por el equipo a través de balances de masa y

energía al sistema. Estimar la entropía generada del sistema a través de los balances correspondientes.

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3. Marco Teórico 3.1 Curva de presión de vapor

Uno de los diagramas más comunes y más utilizados en el estudio de una sustancia son los diagramas de fases, donde con unas pocas variables (comúnmente presión y temperatura), se pueden representar las regiones de existencia de los estados de la materia. Para un sistema que contiene una sustancia pura (como el agua), este diagrama de fases tiene una forma como la de la figura 3.1.1 Figura 3.1.1 Representación diagrama de fases del agua [6] En donde la línea azul es la llamada curva de presión de vapor y está limitada por el punto triple y el punto crítico. En todo sistema, donde se equilibran las fases y , se deben cumplir las siguientes condiciones:

= = =

Según la relación de Gibbs-Duhen se tiene = − + Por lo tanto, en el equilibrio entre y se cumple:

− + = − + − −

= −−

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En estas condiciones es posible aplicar un balance considerando un sistema reversible y cerrado, por lo cual la segunda ley de la termodinámica queda expresada de la forma: = =

Al integrar en el estado de equilibrio entre las dos fases, se tiene: − = ∆

Reemplazando el resultado anterior en la ecuación de la derivada de P con respecto a T, se obtiene la ecuación exacta de Clapeyron [7] = ∆

∆ Esta ecuación describe el comportamiento de todas las curvas en el diagrama de fases para sistemas de un componente puro. Para nuestro caso de estudio, la entalpia del numerador se denomina Entalpía de Vaporización y la variación de volumen está dada por la diferencia entre el volumen molar de la fase gaseosa y el volumen molar de fase líquida (volumen de vaporización), obteniendo la siguiente relación. [8]

= ∆−

Como bien se sabe, el volumen molar de la fase líquida es despreciable frente a la fase vapor, se puede eliminar el término del denominador. Además si se trabaja a bajas presiones las propiedades del vapor pueden considerarse como gas ideal.

∆ = − ≈ ≈ Reordenando la ecuación 2, se tiene:

= ∆ ln = − ∆ 1

ln = − ∆ 1 − 1 Esta última ecuación nos da a entender que existe una relación lineal entre el logaritmo de la presión y el recíproco de la temperatura, de la forma. [7]

ln = + ; , =

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Por lo cual, si se grafican datos de presión y temperatura para el equilibrio liquido-vapor, se puede estimar los calores involucrados en las transformaciones de fase. Existen variadas relaciones que permiten un cálculo de las condiciones de saturación. Una de las más utilizadas y conocidas para el equilibrio liquido-vapor es la ecuación de Antoine [7]

ln = − + Los parámetros A, B y C específicamente para el agua son: A= 18,3036 B=3816,44 y C= -46,13 para un rango de temperaturas de 284 K a 441 K [7]

3.2 Cálculo de los volúmenes molares. Ya se demostró que en condiciones de equilibrio a bajas presiones, la curva de presión de vapor se puede regir con un comportamiento tipo Antoine. Ahora bien, una forma más exacta de obtener la curva, es considerando la ecuación diferencial de Clausius-Clapeyron y calcular los volúmenes molares tanto de la fase líquida como de la gaseosa por medio de ecuaciones de estado. La EOS-cúbica utilizada fue Peng-Robinson, la que tiene la siguiente forma general [8]

= − − ( + (1 − √2) )( + (1 + √2) ) Donde: T= Temperatura del sistema Tc= Temperatura crítica P= Presión del sistema Pc= Presión crítica R= Constante de los gases Tr=Temperatura reducida

= Volumen molar del sistema α= Término de atracción β= Covolumen Los parámetros y para un fluido puro se calculan a partir:

= 0,45724 [1 + 1 − ] ; = 0,0778 Donde m se obtiene de:

= 0,37464 + 1,5422 − 0,26992 ; = é Para el caso del agua, los parámetros Tc, Pc y ω tienen los siguientes valores respectivamente: 647,3 K , 220,46 bar y 0,344 [7] A partir de PR se puede predecir el equilibrio líquido-vapor de agua pura.

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3.3 Balances de energía, masa y entropía. En el experimento a realizar se tiene un diagrama como el de la figura 3.4.1

Figura 3.3.1 Representación equipo TH3 de Armfield

Donde se puede hacer un balance de materia y energía en el sistema que incluye el estanque y el punto A de medición:

Figura 3.3.2 Volumen del sistema donde se realizó balance de energía y masa

: = − : + =

Combinando los balances se obtiene: − = − =

− − = De donde es posible obtener el calor que se le entrega al sistema Además, aplicando el balance de la segunda ley de la termodinámica se obtiene:

: + = +

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− = 1 +

− − + Por otro lado, se pueden realizar balances en la válvula de expansión.

Figura 3.3.3 Válvula donde se realizó balance de materia y energía

: = : =

Combinando ambos balances se obtiene: = ↔ (1 − ) + =

De donde es posible obtener la fracción vaporizada dentro de estanque como: = −

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4. Materiales: 4.1 Equipo TH3 de Armfield: [9]

Figura 4.1.1 Esquema de funcionamiento del sistema TH3 de Armfield [9] El sistema experimental TH3 de Armfield, a escala de laboratorio, es un equipo diseñado para estudiar el comportamiento de un compuesto puro en su punto de ebullición, realizando variaciones a la presión absoluta. Mediante el uso de un software automático, es posible obtener datos de la temperatura y presión del sistema en distintos intervalos de tiempos. Esto permite realizar una curva de saturación experimental. El sistema está compuesto principalmente por:

Un calderín (1) de 2,4 litros con una mirilla en la parte delantera. Sistema de cañería unido a una válvula de alivio (2), válvula de expansión (3), válvula de

drenaje (4) y válvula de llenado (5). Manómetro tipo Bourdon (6). Sensores PRT para medir la temperatura (T1 y T2) y un sensor de presión electrónico (P).

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Sistema de drenaje del fluido condensado (luego de la válvula de expansión) y de vaciado del calderín.

Elementos de calentamiento eléctrico (6) de 500 W en el calderín. Consola electrónica que cuenta con un controlador de la potencia de calentamiento y

que permite ver las mediciones de todos los sensores. Dichas mediciones son recopiladas mediante un software computacional automático. 5. Procedimiento experimental [10]:

En primer lugar, se realiza un procedimiento experimental que permita cumplir con los objetivos de determinar la curva de saturación, la entalpía de vaporización del agua y los coeficientes de la ecuación de Antoine. En segundo lugar, se realiza un procedimiento que permita realizar balances de materia, energía y entropía en el sistema abierto. Estos balances se utilizarán para calcular el calor entregado por el equipo y entropía generada del sistema.

5.1 Procedimiento 1:

a. Se comprueba que la válvula de expansión y de drenaje del equipo se encuentren cerradas.

b. Se verifica que el interruptor principal y el del calentador se encuentren apagados. c. Se abre la válvula de llenado ubicada en la parte superior del equipo. Con ayuda de una probeta y un embudo, se mide el volumen de agua requerido y se vierte dentro del calderín. Se debe llenar hasta la mitad de la altura de la mirilla aproximadamente. Todavía no se debe cerrar la válvula de llenado. d. Se enciende el interruptor principal, el interruptor del calentador y se lleva el dial de calentamiento a su posición máxima.

e. Se cierra la válvula de llenado una vez que se haya eliminado el aire del sistema (de acuerdo al procedimiento especificado en la puesta en marcha), y se lleva el calentador hasta la velocidad máxima de calentamiento. Se registra la temperatura dada por el sensor PT(100) y la lectura del sensor de presión en intervalos de tiempo de dos minutos, de manera automática por el software de adquisición de datos. Se debe resetear el tiempo a 0 y registrar valores iniciales de temperatura y presión.

f. Cuando la presión alcanza la presión máxima de trabajo, se desconecta el calentador. Se registran los valores de temperatura y presión durante el período de enfriamiento. Dejar la válvula de expansión abierta una vez que haya culminado la toma de datos.

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5.2 Procedimiento 2: a. Se comprueba que la válvula de expansión y la de drenaje se encuentren cerradas. b. Se verifica que el interruptor principal y el del calentador se encuentren apagados. c. Se abre la válvula de llenado ubicada en la parte superior del equipo. Con ayuda de una

probeta y un embudo, se mide el volumen de agua requerido y se vierte dentro del calderín. Se debe llenar hasta la mitad de la altura de la mirilla, aproximadamente. Todavía no se debe cerrar la válvula de llenado.

d. Se enciende el interruptor principal, el interruptor del calentador y se lleva el dial de calentamiento a su posición máxima.

e. Se cierra la válvula de llenado una vez que se haya eliminado el aire del sistema (de acuerdo al procedimiento especificado en la puesta en marcha), y se lleva el calentador hasta la velocidad máxima de calentamiento. Una vez que se encuentre en el punto de burbuja, se abre la válvula de expansión y se registran los datos de temperatura automáticamente con el software.

f. Una vez que se tengan datos suficientes, cerrar la válvula y apagar el calentador. g. Dejar que en sistema enfríe, retirar el agua del calderín y medir el volumen.

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6. Resultados 6.1 Curva de saturación

A partir de los datos obtenidos en laboratorio, se grafican los valores P vs T para la curva de equilibrio líquido-vapor de agua mostrada a continuación:

Gráfico 6.1.1 Representación de la curva de saturación obtenida con datos experimentales Esta curva de saturación experimental se compara con la curva creada a partir de los datos obtenidos de la literatura [11]

Gráfico 6.1.2 Comparación de los datos experimentales con la curva obtenida a partir de datos de literatura. [11]

0100200300400500600700

365 375 385 395 405 415 425 435

Presión

absolut

a [kPa]

Temperatura [K]

Curva de equilibrio líquido-vapor datos experimentales

0100200300400500600700

365 375 385 395 405 415 425 435

Presión

absolut

a [kPa]

Tíemperatura absoluta [K]

Comparación datos experimentales con literatura

Literatura Datos experimentales

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Para tener un conocimiento más preciso de cómo se desvían los datos experimentales de presión de saturación de los tabulados [11] se realiza una comparación a través de parity plot.

Gráfico 6.1.3 Comparación data experimental vs datos tabulados [11] a través de parity plot A pesar de la similitud gráfica obtenida en los gráficos 6.1.2 y 6.1.3, el error promedio calculado entre la presión de saturación experimental y la presión de saturación tabulada [11] es de un 2,7%. Esto se debe a que el punto de medición no se encuentra directamente a la salida del calderín. La magnitud del error obtenido es alta, considerando que un buen estimado de presión de vapor debe tener alrededor de un 0,001% de error.

6.2 Determinación de las constantes de la ecuación de Antoine Se grafica lnP vs 1/T a partir de la ecuación de Antoine con parámetros ajustados y ecuación de Antoine de acuerdo a la literatura [11]. La comparación de éstos se muestra en la gráfica 6.2.1 Los puntos rojos corresponden a la ecuación de Antoine de acuerdo a los parámetros de la literatura [11] el cual es la forma [7]

= 18,3036 − 3816,44− 46,13

Por su parte, los puntos azules corresponden a los valores de lnP obtenidos de acuerdo al ajuste de regresión lineal de los parámetros, teniendo la ecuación de Antoine la forma: 13,178 − 1047,8

− 213,25

y = x

0100200300400500600700

0 100 200 300 400 500 600 700

Datos p

resión

saturaci

ón expe

riment

al

Datos de presión saturación literatura

Parity plot presión de saturación

Partity plot Lineal (y=x)

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Gráfico 6.2.1 Comparación forma ecuación de Antoine por parámetros ajustados y literatura [11] A continuación se muestra una tabla comparativa de los parámetros anteriormente mencionados: Tabla 6.2.1 Comparación de parámetros de la ecuación de Antoine obtenidos de literatura [11] y de ajuste de datos experimentales

A B C Literatura 18,3036 3816,44 -46,13

Ajuste datos experimentales 13,178 1047,8 -213,25 Comparando entre los valores obtenidos por el ajuste de la data experimental y los reportados en la literatura, se ve que todos cambian su magnitud, obteniendo errores de un 28%, 72% y 362% para los valores de A, B y C respectivamente. Sin embargo, el nuevo modelo genera un error de 0,35% con respecto a los valores medidos en el laboratorio y un error de 0,37% con respecto a los predichos por las constantes de Antoine obtenidas de la literatura. El mayor error en este último caso se produce entre las temperaturas 398 y 406 K aproximadamente, donde se llegó a un error de 0,64% en promedio, durante un periodo de 5 minutos en el experimento. Todo lo anterior se atribuye a que se reportaron fugas de líquido por la válvula superior en el mismo periodo del experimento.

6,26,56,87,17,47,7

88,38,6

0,0023 0,00235 0,0024 0,00245 0,0025 0,00255 0,0026 0,00265 0,0027

ln(P)

1/T [K-1]

Comparacion parámetros de Antoine calculados con literatura

Antoine calculado Antoine literatura

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6.3 Cálculo de entalpía de vaporización Se graficaron los valores de entalpía de vaporización para cada valor experimental, junto con los valores de entalpía de vaporización extraída de la literatura [11] obteniendo:

Gráfico 6.3.1. Contraste entre la entalpía experimental y la extraía de la literatura. [11] Dichos valores, se obtuvieron por medio de la ecuación de Clapeyon, en donde los volúmenes molares para el gas y el líquido se obtuvieron de la ecuación de Peng-Robinson para cada punto [Anexo A.1] y la derivada dP/dT se obtuvo de la tendencia lineal entre logaritmo de la presión y el recíproco de la temperatura para la ecuación de Clapeyron con los parámetros =17,537 y = −4806,17, obtenidos por regresión lineal. Los promedios de las entalpías de vaporización registradas en el gráfico 6.3.1, se muestran en la siguiente tabla:

∆ [kJ/kg] Datos experimentales 2170, 5

Datos literarios 2173,7 Tabla 6.3.1 Valor de entalpía promedio de vaporización para datos experimentales y valor según correlaciones Visualmente, se nota una gran diferencia entre los valores de literatura y los valores calculados, dada por la escala en los ejes del gráfico. Al analizar cada punto, se determina que el error en los extremos del gráfico llega a un 3% desde el lazo izquierdo y un 2% desde el lado derecho, generando como promedio un 1,26% de error en los puntos. Ahora bien, si se analizan los promedios de las entalpías (mostradas en la tabla 6.3.1) se ve que el error de aquella es de 0,15% con respecto al valor de literatura.

1300

1600

1900

2200

2500

2800

368 373 378 383 388 393 398 403 408 413 418 423 428

∆Entalp

ía de va

porizac

ión [kJ/

kg]

Temperatura [K]

Comparación de entalpía para datos experimentales y literatura

Entalpía de literatura Entalpía calculada

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6.4 Cálculo de calor y entropía generada De los volúmenes medidos en el laboratorio se calcula la masa inicial y final de agua: Tabla 6.4.1 Valores de masa calculados para el instante inicial y final.

V agua (L) m (kg) Inicial 1,250 1,250 Final 1,248 1,248

De los valores de temperatura y presión para la corriente a (antes de la válvula de expansión) es posible obtener por tablas de vapor [11] las entalpías iniciales y finales para dicha corriente. Además, con los valores de la resistencia de la corriente b se obtienen los respectivos valores de temperatura, de acuerdo a las tablas encontradas en el manual del equipo. [9] Así, de las mismas tablas de vapor se obtienen las entalpías iniciales y finales de la corriente b. Con todos estos datos, se calcula la fracción vaporizada en ambos instantes: Tabla 6.4.2 Valores de energía interna calculada en el instante inicial y final.

Ta (K) Pa (kPa) Tb (K) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) Inicial 431,33 603,55 603,55 2754,7 667,57 2647,1 0,948

Final 435,31 671,51 671,51 2759,0 684,87 2685,0 0,964 Adicionalmente, se realiza este mismo proceso para cada temperatura medida en el laboratorio. Se ponderan entonces, con la fracción vaporizada, las entalpías y entropías de la corriente a. Se calcula el promedio de cada variable: Tabla 6.4.3 Promedio de entalpía y entropía de la corriente a para todos los valores de temperatura y presión obtenidos.

(kJ/kg) (kJ/kg K) Promedio 2624,44 6,5582

Ahora bien, graficando el inverso de la temperatura versus el tiempo, para cada punto de temperatura, resulta el gráfico 6.4.1. Integrando la línea de tendencia mostrada en la gráfica, se obtiene la integral de 1/T con respecto al tiempo.

1 = 0,39

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Gráfico 6.4.1 Relación entre el inverso de la temperatura con respecto al tiempo en el sistema abierto. Con todos estos cálculos, es posible realizar el balance y obtener los resultados de calor y entropía generada requeridos: Tabla 6.4.4 Resultados de calor y entropía generada calculados mediante los balances. De la tabla 6.4.4 se ve que el valor para la entropía generada por el sistema abierto es negativo. De acuerdo a la segunda ley de la termodinámica, una entropía generada negativa implica un proceso físicamente imposible de realizar. Claramente esto constituye un error, pues fue posible llevar a cabo el proceso. El valor negativo de la entropía generada se atribuye a principalmente a considerar el vapor en el punto b (después de pasar por válvula de expansión), como vapor saturado. Además, la integral de la entropía de la corriente a con respecto a la masa, se considera como un promedio de todos los valores de entropía a su temperatura correspondiente. Adicionalmente, en el cálculo de entropía generada se incluyen implícitamente los errores asociados al cálculo del calor, los cuales se obtienen al considerar la integral de la entalpía de la corriente a con respecto a la masa, como un promedio de todos los valores de entalpía a su temperatura correspondiente. Cabe mencionar que para el sistema abierto se tenían pocos puntos para modelarlo, obteniendo un modelo aproximado.

1/T = -1E-07 t + 0,0023

0,002250,002270,002290,002310,002330,00235

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

1/T (1/

K)

Tiempo (s)

Inverso de la temperatura del calderín con respecto al tiempo

(kJ) (kJ/K) 41,20 -16,01

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7. Conclusión El comportamiento del equilibrio líquido-vapor de la experimentación concuerda con en tendencia con el de la literatura [11]. Si bien las presiones de vapor experimentales tienen magnitud cercana a las tabulada [11], se obtuvo la curva de presión de vapor, para el agua pura, con un 2,7% de error promedio con respecto a los datos de las tablas de vapor. Este error se debe a que el punto de medición de T y P no se encuentra directamente a la salida del calderín. Se determinaron las constantes para la ecuación de Antoine, mediante regresión lineal, obteniendo valores de A=13,178 B=1047,8 y C=-213,25. Si bien estos valores modelan bien los datos experimentales, en el rango de temperaturas de 351 K a 431 K, poseen magnitudes diferentes a los parámetros extraídos de la literatura [11]. Sin embargo, el nuevo modelo genera un error relativo de 0,35% con respecto a los valores medidos en el laboratorio y un error relativo de 0,37% con respecto a los predichos por las constantes de Antoine obtenidas de la literatura. Para la entalpía de vaporización se graficaron los resultados calculados con los de la literatura. El máximo error obtenido, comparando punto por punto, fue de un 3%. Además, se obtuvo un promedio de las entalpías calculadas igual a 2179,5 kJ/kg. Este valor tiene un 0,15% de error con respecto al promedio de entalpías de la literatura. Mediante los correspondientes balances de energía y entropía, se calculó el calor y la entropía generada para el sistema abierto. Los resultados obtenidos fueron 41,20 kJ y -16,01 kJ/K respectivamente. El valor negativo de entropía generada, de acuerdo a la segunda ley de la termodinámica, implica un proceso imposible de realizar físicamente. Este resultado está sujeto a las múltiples aproximaciones realizadas tanto para el cálculo del calor generado por el equipo, como el cálculo de entropía generada. La aproximación más significativa fue considerar el vapor de la corriente b (después de la válvula de expansión) como vapor saturado.

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8. Bibliografía

[1] Marquez F., Introduccion a los procesos de separación, Capítulo 1, Depto de Ingeniería

Química, Facultado de Ingeniería, Universidad de Concepcion, 2015. [2] «Chemical Heritage Foundation,» [En línea]. Available:

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[3] «All About Science,» [En línea]. Available: http://www.allaboutscience.org/laws-of-thermodynamics-faq.htm. [Último acceso: Abril 2015].

[4] «Nobelprize.org,» [En línea]. Available: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1920/nernst-bio.html. [Último acceso: Abril 2015].

[5] «National Institute of Standars and Technology,» [En línea]. Available: www.nist.gov/srd/nist31.cfm. [Último acceso: 24 Abril 2015].

[6] «Diagrama de fase,» Wikipedia, [En línea]. Available: http://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_fase.

[7] Poling B., Prausnitz J., O'Connell J., The Properties of Gases and Liquids, 4ª Ed ed., USA: Mc-Graw Hill, 1987.

[8] Segura H., Curso de Termodinámica, Apuntes, Depto de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería, Universidad de Concepción, 2013, pp. 47-94.

[9] «Termodinámica, TH3 Presión de Saturacion,» [En línea]. Available: http://discoverarmfield.com/es/products/view/th3/presion-de-saturacion.

[10] Mejía A., Laboratorio de Procesos Químicos, Determinación de la curva de Presión de Vapor de un fluido puro y Balance de Energia en sistemas bifásicos en expansión, Depto de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería, Universidad de Concepción, 2015.

[11] «Thermophysical Properties of Water,» Nist, [En línea]. Available: http://webbook.nist.gov/cgi/fluid.cgi?ID=C7732185&Action=Page. [Último acceso: 24 Abril 2015].

[12] Van Ness., Smith J., Abott M., Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química, 5ª Ed ed., USA: Mc-Graw Hill, 1996.

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9. Anexos A.1 Tratamiento de datos

Parámetros de Antoine: Con los datos de temperatura y presión obtenidos en el procedimiento 1 se trazó la curva de presión de vapor del agua. Esto se logró realizando un gráfico de P vs. T con todos los puntos arrojados y posteriormente se comparó con los datos de la literatura. [11] Luego, con el mismo conjunto de datos se determinaron las constantes A, B y C de la ecuación de Antoine, la cual se define como [7]

( ) = − ( ) + Para alcanzar los valores numéricos de las constantes, se aplicó un ajuste por regresión lineal, de manera que todos los puntos se aproximaron a la curva

ln = ( − ) + − ln La cual se asemeja a una curva del tipo

= + + Entalpía de vaporización: Para la determinación de la entalpía de vaporización del agua se usará la ecuación exacta de Clapeyron, la que tiene un comportamiento del tipo:

∆ = ∆ La temperatura requerida es la misma que la registrada en el experimento, en unidades Kelvin. Los volúmenes molares se calcularon por medio de la ecuación de Peng-Robinson, con las propiedades del agua correspondientes. Para el término dP/dT se usó el comportamiento lineal entre el logaritmo de la presión y el inverso de la temperatura, demostrada desde la ecuación exacta de Clapeyron en el marco teórico.

ln = + Esta ecuación tiene un comportamiento lineal de la forma

= + Por lo tanto, con un ajuste de regresión lineal se obtienen los parámetros requeridos. Volviendo a la ecuación original, la derivada / se obtiene de la forma:

ln = = −

= −

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Con las unidades de presión, volumen molar y temperatura correspondientes, es posible obtener la entalpía de vaporización La entalpía que se obtiene está vinculada a una temperatura en particular, es por esto que se calculó un promedio de los valores obtenidos de la siguiente forma:

∆ = ∑ ∆ Ésta se comparó con el valor promedio de las entalpías obtenidas del Química WebBook del Nist. Calor y Entropía: Con los resultados obtenidos del procedimiento 2, se calculó en una primera instancia el calor y posteriormente la entropía generada. Todo esto mediante balances de masa, energía y entropía al sistema abierto encerrado en la figura (sistema 1):

Figura A.1.1 Primer sistema para balance de energía y materia

Donde a corresponde al punto donde se mide temperatura y presión del vapor que sale del calderín, y b corresponde al punto donde se mide la temperatura del vapor que sale del sistema (después de la válvula de expansión). Aplicando los balances resultó: : = −

: + = : + = +

Para poder resolver estos balances fue necesario tener la calidad del vapor que sale por la corriente , por lo que se hizo un balance adicional al sistema de la figura (sistema 2):

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Figura A.1.2 Segundo sistema para balance de energía y materia Donde resultó:

= Así, se calculó la fracción vaporizada como:

(1 − ) + = = −

− Esta ecuación se resolvió considerando que en b sale vapor saturado. Por tanto, de tablas de vapor [11] se obtuvieron todas las entalpías necesarias, tanto para el instante inicial como el final. El calor se resolvió juntando los balances realizados al sistema 1, se dónde se obtuvo:

: − = ↔ − − = Para determinar la masa inicial de agua, se utilizó el volumen medido al principio del experimento y se transformó a unidades de masa mediante la densidad del agua a condiciones ambientales:

= Análogamente, se utilizó el volumen que se sacó del estanque un vez que el sistema había enfriado para calcular la masa final con la misma relación. Posteriormente, con el objetivo de determinar las condiciones iniciales y finales de energía interna dentro del estanque, se extrajeron los valores de y de tablas de vapor. Estos últimos se ponderaron con la fracción másica vaporizada de la forma:

= + (1 − )

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Para resolver la integral de la entalpía de la corriente a, se necesitaba saber exactamente cuanta masa va saliendo del estanque y la entalpía de ese vapor en distintos instantes de tiempo. Como no se tuvo acceso a esta información se tomó como primera aproximación que la entalpía no variaba con la masa y simplemente se integró con constante, resultando un balance como sigue:

− − − = Donde es un promedio de las entalpías másicas a las diferentes T y P tomadas durante el transcurso del proceso, las cuales se extrajeron de tablas de vapor.

= ∑ , ( , ) De esta forma, se obtuvo el valor numérico del calor, el cual posteriormente se utilizó para determinar la entropía generada. Utilizando conjuntamente los balances de masa y entropía del sistema 1:

: − = 1 + ↔ − − − 1 = La masa inicial y final eran iguales a las calculadas anteriormente y el procedimiento para determinar las entropías másicas fue análogo al realizado para determinar la energía interna en el balance de energía.

= + (1 − ) Al igual que en el caso anterior se supuso que la entropía de la corriente a era constante, así se efectuó la integración y se llegó al siguiente balance:

− − − − 1 = Donde es un promedio de las entropías másicas a las diferentes T y P tomadas durante el transcurso del proceso, las cuales se extrajeron de tablas de vapor. [11] Por último, se obtuvo el valor de la integral que muestra la dependencia entre el recíproco de la temperatura y el tiempo, tomando los datos de temperatura y tiempo para realizar un gráfico de 1 . , se trazó una línea de tendencia que aproximaba los datos de buena manera y posteriormente se determinó el área bajo dicha curva mediante un método numérico. Con esto, se tuvieron los datos necesarios para reemplazar en el balance de masa y entropía, llegando al valor numérico de la entropía generada.

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A.2 Datos para sistema cerrado

Temperatura [K] Presión exper. [kPa]

Presión literatura [kPa] Error % presión experimental

Volumen líquido PR [cm3/mol] Volumen vapor PR [cm3/mol]

Entalpía vaporización Experimental [kJ/kg]

Entalpía vaporización literatura [kJ/kg] 370,89 104,964 93,419 10,999 22,504 29110,87 2262,97 2198,06 371,88 103,619 96,817 6,564 22,525 29571,44 2260,29 2198,38 372,18 104,291 97,866 6,161 22,531 29404,01 2259,53 2198,36 373,17 104,291 101,40 2,772 22,551 29484,12 2256,85 2198,48 373,57 106,983 102,85 3,863 22,560 28767,59 2255,86 2198,02 373,77 108,329 103,59 4,374 22,562 28415,90 2255,32 2197,27 374,47 111,020 104,44 5,927 22,579 27779,50 2253,47 2197,28 375,27 111,693 110,01 1,507 22,595 27671,76 2251,29 2197,32 376,67 117,748 114,74 2,555 22,625 26334,49 2247,58 2196,20 377,88 119,094 119,68 0,492 22,651 26121,09 2244,27 2196,23 376,87 121,113 115,54 4,601 22,629 25610,54 2247,03 2195,62 377,58 122,458 118,54 3,200 22,644 25374,33 2245,14 2195,41 377,58 123,804 118,54 4,252 22,644 25096,84 2245,14 2195,25 378,18 127,168 120,93 4,906 22,657 24464,74 2243,50 2194,53 381,33 128,514 134,72 4,829 22,726 24414,32 2234,98 2194,92 379,40 131,878 126,12 4,366 22,684 23659,97 2240,14 2193,83 380,51 134,570 131,01 2,645 22,708 23251,65 2237,15 2193,48 381,12 137,934 133,76 3,026 22,721 22716,38 2235,47 2192,98 381,43 139,953 135,18 3,410 22,728 22403,54 2234,66 2192,64 382,04 142,644 138,00 3,256 22,741 22012,41 2232,98 2192,23 382,55 144,663 140,40 2,947 22,752 21731,32 2231,62 2191,90 383,07 148,027 142,88 3,477 22,764 21260,52 2230,22 2191,30 383,99 150,718 147,36 2,228 22,784 20928,27 2227,73 2190,95 384,71 155,428 150,94 2,888 22,800 20325,64 2225,68 2190,18 385,54 158,120 155,16 1,872 22,819 20020,08 2223,46 2189,87 385,85 162,829 156,76 3,728 22,825 19449,79 2222,55 2189,03 387,50 164,175 165,51 0,813 22,863 19373,16 2218,06 2189,01 387,19 170,231 163,83 3,760 22,856 18660,18 2218,87 2187,88 387,61 172,249 166,10 3,570 22,865 18459,11 2217,69 2187,59 389,27 175,614 175,33 0,162 22,903 18181,51 2213,15 2187,33 389,69 179,651 177,73 1,069 22,913 17786,90 2211,97 2186,64 389,06 181,669 174,14 4,145 22,898 17556,82 2213,64 2186,08 390,84 187,052 184,44 1,396 22,939 17125,67 2208,69 2185,52 392,73 191,089 195,92 2,528 22,983 16842,60 2203,46 2185,15 391,37 191,762 187,60 2,170 22,951 16722,46 2207,24 2184,79 391,89 197,145 190,74 3,249 22,963 16281,80 2205,83 2183,91 392,21 201,182 192,70 4,216 22,971 15963,41 2202,90 2183,24

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Temperatura [K] Presión exper. [kPa]

Presión literatura [kPa] Error % presión experimental

Volumen líquido PR [cm3/mol] Volumen vapor PR [cm3/mol]

Entalpía vaporización Experimental [kJ/kg]

Entalpía vaporización literatura [kJ/kg] 394,32 209,256 206,02 1,547 23,020 15423,53 2198,91 2182,19 394,32 210,602 206,02 2,176 23,020 15323,83 2198,91 2182,01 394,42 215,312 206,66 4,018 23,023 14987,19 2198,68 2181,14 396,44 219,349 220,14 0,361 23,071 14785,32 2192,89 2180,90 396,44 224,059 220,14 1,749 23,071 14469,39 2192,89 2180,05 396,66 226,750 221,65 2,249 23,076 14303,13 2192,26 2179,67 397,72 230,115 229,04 0,467 23,102 14130,13 2189,24 2179,35 397,72 235,497 229,04 2,742 23,102 13801,16 2189,24 2178,32 400,19 238,189 247,05 3,720 23,162 13731,33 2182,22 2178,52 398,90 239,535 237,51 0,845 23,130 13607,06 2185,92 2177,99 399,33 247,609 240,65 2,810 23,141 13170,01 2184,69 2176,63 400,84 249,627 251,98 0,942 23,178 13113,34 2180,35 2176,70 400,40 252,319 248,63 1,462 23,167 12956,02 2181,53 2176,07 401,05 258,374 253,59 1,852 23,183 12668,59 2179,87 2175,25 401,27 263,084 255,28 2,966 23,188 12444,65 2179,02 2174,51 401,81 265,776 259,48 2,369 23,202 12333,24 2177,51 2174,12 402,13 273,177 261,99 4,095 23,209 12002,72 2176,55 2172,91 403,65 276,541 274,20 0,847 23,247 11901,23 2172,16 2172,83 403,54 283,270 273,30 3,520 23,245 11609,48 2172,43 2171,62 406,16 288,653 295,37 2,327 23,311 11466,77 2164,84 2171,54 404,95 292,690 285,00 2,627 23,280 11269,65 2168,31 2170,40 405,39 295,381 288,74 2,248 23,291 11177,68 2167,03 2170,11 406,70 300,764 300,09 0,224 23,324 11011,04 2163,23 2169,62 408,24 307,493 313,90 2,084 23,364 10808,06 2158,64 2168,98 407,47 310,857 306,93 1,263 23,344 10666,99 2160,93 2168,12 408,57 316,913 316,92 0,002 23,372 10488,82 2157,63 2167,50 410,22 322,968 332,40 2,920 23,415 10331,73 2152,76 2166,98 408,68 328,351 317,93 3,174 23,375 10118,12 2157,35 2165,60 409,34 333,734 324,07 2,896 23,392 9968,33 2155,33 2164,94 410,44 335,752 334,50 0,373 23,421 9935,28 2152,12 2164,95 410,44 344,499 334,50 2,903 23,421 9677,02 2152,12 2163,47 410,55 349,882 335,56 4,093 23,424 9527,36 2151,75 2162,63 411,55 354,592 345,31 2,618 23,450 9422,15 2148,76 2162,22 412,11 359,975 350,87 2,529 23,465 9291,08 2147,06 2161,51 412,55 365,358 355,28 2,758 23,477 9161,30 2145,77 2160,78 413,33 372,086 363,22 2,383 23,497 9009,61 2134,34 2159,96 413,66 377,469 366,63 2,872 23,506 8885,50 2142,41 2159,19 414,22 382,179 372,46 2,543 23,521 8785,89 2140,70 2158,65

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Temperatura [K] Presión exper. [kPa]

Presión literatura [kPa] Error % presión experimental

Volumen líquido PR [cm3/mol] Volumen vapor PR [cm3/mol]

Entalpía vaporización Experimental [kJ/kg]

Entalpía vaporización literatura [kJ/kg] 416,01 394,290 391,60 0,682 23,569 8548,46 2135,31 2157,37 416,13 399,673 392,91 1,692 23,573 8432,92 2134,89 2156,60 417,14 406,402 404,09 0,569 23,600 8311,13 2131,85 2155,90 416,57 411,785 397,75 3,408 23,584 8187,51 2133,60 2154,78 416,91 418,513 401,52 4,060 23,594 8059,26 2132,54 2153,84 418,15 422,550 415,52 1,664 23,628 8005,61 2128,71 2153,69 418,49 429,952 419,83 2,354 23,637 7870,82 2127,64 2152,66 418,83 433,316 423,36 2,298 23,646 7814,69 2126,68 2152,24 421,32 440,717 453,09 2,807 23,716 7729,00 2118,95 2152,10 421,78 446,773 458,77 2,685 23,729 7630,30 2117,46 2151,40 420,41 452,156 442,04 2,237 23,690 7510,19 2121,77 2149,90 420,64 457,538 444,81 2,782 23,697 7423,63 2121,08 2149,18 421,32 462,248 453,09 1,981 23,716 7358,56 2118,95 2148,72 421,78 468,977 458,77 2,176 23,729 7258,33 2117,46 2147,88 422,23 477,051 464,37 2,658 23,741 7140,01 2116,12 2146,81 422,69 481,761 470,15 2,410 23,754 7076,39 2114,64 2146,30 423,26 488,490 477,40 2,270 23,771 6986,05 2112,88 2145,50 424,40 494,545 492,17 0,480 23,803 6917,94 2109,25 2145,04 424,52 499,928 493,74 1,238 23,807 6843,21 2108,93 2144,30 425,32 507,329 504,35 0,587 23,830 6754,00 2106,37 2143,52 424,52 512,039 493,74 3,574 23,806 6676,10 2108,93 2142,43 427,85 520,114 539,09 3,648 23,903 6625,37 2098,32 2142,74 427,97 526,169 540,78 2,777 23,907 6548,54 2098,00 2141,88 426,35 534,916 518,27 3,112 23,859 6411,16 2103,12 2139,73 426,82 540,972 524,72 3,004 23,873 6344,64 2101,68 2139,10 427,16 545,009 529,43 2,859 23,883 6301,47 2100,51 2138,61 429,94 553,083 569,21 2,916 23,965 6250,64 2091,67 2138,79 428,08 559,139 542,34 3,004 23,910 6151,17 2097,63 2136,90 428,89 567,886 553,91 2,461 23,934 6065,61 2095,02 2135,97 428,66 572,596 550,61 3,840 23,927 6010,35 2095,72 2135,14 429,47 578,652 562,32 2,822 23,951 5957,60 2093,20 2134,66 429,94 586,053 569,21 2,874 23,965 5886,70 2091,67 2133,82 430,29 591,436 574,38 2,884 23,975 5836,29 2090,55 2133,17

Page 30: Lab procesos quimicos TD1

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A.3 Datos para sistema abierto Tabla A.3.1 Propiedades termodinámicas de la corriente a obtenidas de tablas de vapor [11] para los puntos experimentales y sus respectivas ponderaciones de acuerdo a la fracción vaporizada.

Tiempo [mm:ss] [K] [kPa] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/kg K] [kJ/kg K] 19:20 431,33 603,5 0,948 2754,7 667,6 6,76 1,92 19:30 431,22 607,6 0,961 2754,6 667,1 6,76 1,92 19:40 432,15 613,6 0,962 2755,6 671,1 6,76 1,93 19:50 433,67 616,3 0,961 2757,3 677,7 6,74 1,95 20:00 431,92 617,7 0,962 2755,4 670,1 6,76 1,93 20:10 432,50 622,4 0,962 2756,0 672,7 6,75 1,94 20:20 433,32 627,8 0,961 2756,9 676,2 6,75 1,94 20:30 432,50 631,8 0,965 2756,0 672,7 6,75 1,94 20:40 433,44 635,2 0,964 2757,0 676,7 6,75 1,95 20:50 433,55 639,9 0,964 2757,2 677,2 6,74 1,95 21:00 433,67 643,9 0,961 2757,3 677,7 6,74 1,95 21:10 434,02 648,6 0,961 2757,7 679,3 6,74 1,95 21:20 433,79 652,7 0,961 2757,4 678,3 6,74 1,95 21:30 434,61 654,7 0,960 2758,3 681,8 6,73 1,96 21:40 434,49 660,1 0,963 2758,2 681,3 6,74 1,96 21:50 436,61 664,1 0,962 2760,4 690,5 6,72 1,98 22:00 436,61 668,1 0,962 2760,4 690,5 6,72 1,98 22:10 435,31 671,5 0,964 2759,0 684,9 6,73 1,96

Page 31: Lab procesos quimicos TD1

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Continuación Tabla A.3.1

[m3/kg] [m3/kg] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/kg] [kJ/kg K] 0,321 0,001100 2561,24 666,91 2463,6 2578,3 6,51 0,321 0,001100 2559,33 666,42 2485,2 2620,7 6,57 0,314 0,001101 2562,77 670,45 2490,5 2624,7 6,57 0,303 0,001103 2570,58 677,06 2496,6 2623,0 6,56 0,316 0,001101 2560,22 669,45 2488,2 2625,0 6,57 0,312 0,001102 2562,07 671,96 2489,5 2624,3 6,57 0,306 0,001102 2565,11 675,52 2491,6 2623,4 6,56 0,312 0,001102 2559,14 671,95 2492,3 2634,5 6,58 0,305 0,001103 2563,51 676,04 2495,6 2633,5 6,57 0,304 0,001103 2562,79 676,50 2494,8 2633,4 6,57 0,303 0,001103 2562,22 677,03 2488,5 2623,0 6,56 0,300 0,001103 2562,85 678,54 2488,8 2622,6 6,55 0,302 0,001103 2560,24 677,54 2486,5 2622,9 6,55 0,296 0,001104 2564,38 681,11 2489,7 2622,0 6,55 0,297 0,001104 2562,12 680,57 2493,3 2632,3 6,56 0,282 0,001106 2572,82 689,81 2501,7 2630,0 6,54 0,282 0,001106 2571,68 689,80 2500,6 2630,0 6,54 0,291 0,001105 2563,38 684,13 2496,3 2636,1 6,56

Page 32: Lab procesos quimicos TD1

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Tabla A.3.2 Temperaturas corriente b obtenidas del manual [9] para las resistencias experimentales y sus entalpías asociadas por tabla de vapor [11] Tiempo [mm:ss] Resistencia [Ω]

Resistencia corregida [Ω] [K] [kJ/kg]

19:20 133,30 131,81 355,15 2647,10 19:30 137,90 137,53 371,15 2672,90 19:40 138,60 138,71 373,15 2676,00 19:50 138,90 138,71 373,15 2676,00 20:00 139,20 138,71 373,15 2676,00 20:10 139,20 138,71 373,15 2676,00 20:20 139,40 138,71 373,15 2676,00 20:30 139,70 139,90 377,15 2682,20 20:40 139,80 139,90 377,15 2682,20 20:50 139,50 139,90 377,15 2682,20 21:00 139,20 138,71 373,15 2676,00 21:10 139,30 138,71 373,15 2676,00 21:20 139,30 138,71 373,15 2676,00 21:30 139,30 138,71 373,15 2676,00 21:40 139,50 139,90 377,15 2682,20 21:50 139,90 139,90 377,15 2682,20 22:00 140,20 139,90 377,15 2682,20 22:10 140,60 141,10 379,15 2685,00

Page 33: Lab procesos quimicos TD1

29

A.4 Errores de presión, entalpía y Antoine

Error [%] presión experimental c/r a la literatura a una misma temperatura

Error [%] Entalpía calculada c/r a la literatura Error [%] Ln(P) calculado según Antoine c/r a los datos experimentales

Error [%] Ln(P) calculado según Antoine c/r a los parámetros de literatura 10,999 2,707 1,157 0,203 6,564 2,586 0,543 0,120 6,161 2,564 0,678 0,089 2,772 2,574 0,743 0,073 3,863 2,493 0,684 0,021 4,374 2,397 0,297 0,037 5,927 2,286 0,253 0,130 1,507 2,141 0,273 0,203 2,555 2,288 0,550 0,143 0,492 2,215 0,309 0,185 4,601 2,222 0,468 0,185 3,200 2,183 0,516 0,220 4,252 1,793 1,062 0,376 4,906 2,067 0,367 0,285 4,829 1,952 0,049 0,340 4,366 1,901 0,076 0,367 2,645 1,880 0,122 0,381 3,026 1,825 0,071 0,406 3,410 1,780 0,003 0,426 3,256 1,745 0,065 0,446 2,947 1,651 0,154 0,478 3,477 1,595 0,082 0,501 2,228 1,511 0,253 0,526 2,888 1,508 0,007 0,534 1,872 1,310 0,688 0,575 3,728 1,397 0,028 0,568 0,813 1,357 0,064 0,578 3,760 1,167 0,586 0,610 3,570 1,145 0,464 0,616 0,162 1,245 0,016 0,606 1,069 1,049 0,436 0,633 4,145 0,831 0,997 0,651 1,396 1,017 0,331 0,639 2,528 0,994 0,188 0,644 2,170 0,893 0,052 0,647 3,249 0,801 0,480 0,658 4,216 0,760 0,444 0,660 1,547 0,769 0,357 0,660 2,176 0,798 0,102 0,661

Page 34: Lab procesos quimicos TD1

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Error presión experimental c/r a la literatura a una misma temperatura Error Entalpía calculada c/r a la literatura

Error Ln(P) calculado según Antoine c/r a los datos experimentales Error Ln(P) calculado según Antoine c/r a los parámetros de literatura

0,361 0,586 0,423 0,663 1,749 0,574 0,351 0,663 2,249 0,452 0,596 0,660 0,467 0,499 0,285 0,660 2,742 0,169 1,134 0,644 3,720 0,363 0,539 0,654 0,845 0,369 0,269 0,651 2,810 0,168 0,761 0,638 0,942 0,251 0,447 0,642 1,462 0,212 0,387 0,636 1,852 0,207 0,232 0,634 2,966 0,155 0,308 0,628 2,369 0,167 0,072 0,624 4,095 0,031 0,491 0,603 0,847 0,038 0,134 0,605 3,520 0,309 0,861 0,561 2,327 0,097 0,236 0,582 2,627 0,142 0,278 0,575 2,248 0,295 0,523 0,550 0,224 0,479 0,787 0,518 2,084 0,332 0,371 0,535 1,263 0,457 0,512 0,511 0,002 0,660 0,846 0,472 2,920 0,382 0,095 0,509 3,174 0,446 0,118 0,493 2,896 0,596 0,423 0,467 0,373 0,527 0,094 0,467 2,903 0,505 0,065 0,464 4,093 0,626 0,104 0,439 2,618 0,673 0,099 0,424 2,529 0,700 0,060 0,412 2,758 1,200 0,088 0,390 2,383 0,783 0,017 0,380 2,872 0,838 0,044 0,364 2,543 0,846 0,045 0,354 0,682 1,033 0,229 0,310 1,692 1,017 0,095 0,306 0,569 1,128 0,206 0,274 3,408 0,993 0,135 0,292 4,060 0,999 0,230 0,282 1,664 1,174 0,037 0,241 2,354 1,176 0,073 0,230

Page 35: Lab procesos quimicos TD1

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Error presión experimental c/r a la literatura a una misma temperatura Error Entalpía calculada c/r a la literatura

Error Ln(P) calculado según Antoine c/r a los datos experimentales Error Ln(P) calculado según Antoine c/r a los parámetros de literatura

2,807 1,564 0,479 0,130 2,685 1,603 0,446 0,114 2,237 1,326 0,109 0,163 2,782 1,325 0,186 0,155 1,981 1,405 0,109 0,130 2,176 1,437 0,151 0,114 2,658 1,450 0,225 0,097 2,410 1,497 0,212 0,080 2,270 1,544 0,215 0,059 0,480 1,697 0,035 0,015 1,238 1,677 0,134 0,011 0,587 1,764 0,085 0,021 3,574 1,588 0,424 0,011 3,648 2,117 0,320 0,123 2,777 2,092 0,212 0,127 3,112 1,741 0,433 0,062 3,004 1,781 0,440 0,080 2,859 1,814 0,434 0,094 2,916 2,253 0,144 0,209 3,004 1,872 0,487 0,132 2,461 1,954 0,453 0,166 3,840 1,881 0,613 0,156 2,822 1,981 0,520 0,190 2,874 2,015 0,547 0,209 2,884 2,039 0,563 0,224 2,698 1,262 0,356 0,376

Page 36: Lab procesos quimicos TD1

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A.5 Puesta en marcha del equipo [10] 1. Verificar que RCD (21) y los tres interruptores del circuito (22, 23 y 24) de la parte posterior de la consola, están todos en posición ON (hacia arriba). 2. Verificar que el interruptor principal (30) en el frente de la consola este apagado. 3. Verificar que interruptor del calefactor (36) esté apagado (0), y la perilla de control de la fuente calefactora (37) en mínimo. 4. Verificar que la válvula de drenaje (39) está cerrada. 5. Verificar que la válvula de calorímetro aislado (6) está cerrada, en posición vertical. 6. Abrir la válvula de relleno (38) en el tope del equipo.