capÍtulo 5. anÁlisis y discusiÓn de...

CAPÍTULO 5. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En este capítulo se mostrarán los resultados experimentales de densidad, tensión superficial y

espumación de las soluciones acuosas preparadas con las alcanolaminas 1-amino-2-propanol

(MIPA) y 2-piperidinaetanol (2-PE). Todos los resultados generados para densidad y tensión

superficial fueron obtenidos a condiciones de presión atmosférica y a una temperatura de 298.15 K,

en el caso de estabilidad de espuma los experimentos se realizaron a 313.15 K.

La experimentación se realizó en el Instituto Mexicano del Petróleo en los laboratorios del Área de

Investigación en Termofísica, para ello se utilizaron los aparatos mencionados en la sección

anterior.

Cabe destacar que para la medición de densidad y de tensión superficial de las soluciones acuosas

de MIPA y 2-PE, se utilizaron las mismas muestras, preparadas en viales de 4 cm3 dadas en

concentración en fracción molar. En el caso de los resultados de espumación, las concentraciones

de las soluciones acuosas no fueron las mismas, aquí se prepararon soluciones de 50 cm3 en

porcentajes de masa/masa.

En el caso de las soluciones utilizadas para la densidad y la tensión superficial, las concentraciones

en fracción molar estudiadas se decidieron a partir de un artículo encontrado en la bibliografía. Para

la MIPA, las concentraciones se tomaron de un artículo de la universidad de Vigo en España,

[Álvarez, et al., 2003]; dicho artículo es el único que hace experimentación de tensión superficial

sobre esta alcanolamina, y que con fines de reproducir los resultados y compararlos con los

publicados, se decidió experimentar sobre la misma línea de resultados, aunque con un método

diferente y más preciso.

Para la amina 2-PE, no existen datos en la literatura que hayan experimentado con soluciones

acuosas o a las condiciones ya mencionadas, así es que también se prepararon soluciones que

tuvieran las mismas concentraciones molares que la MIPA, con el objetivo de comparar qué

alcanolamina tiene una densidad y tensión superficial menor.

Es necesario recordar al lector, que los resultados de densidad, así como los de espumación y

tensión superficial reportados en este trabajo de tesis, son completamente nuevos y se obtuvieron a

partir de la necesidad de hacer un banco de datos para la caracterización de las propiedades

termofísicas de dichas soluciones, y que en un futuro podrán servir como mitigantes de los

2

problemas de espumación ocasionados en los procesos de purificación de gases amargos, en

específico en el proceso de endulzamiento de gas natural.

5.1 ELABORACIÓN DE LAS MEZCLAS A ESTUDIAR

En este trabajo de tesis se estudiaron dos sistemas: el primer sistema conformado por agua + 1-

amino-2-propanol (MIPA), y el segundo sistema de agua + 2-piperidinaetanol (2-PE), en

propiedades de densidad, tensión superficial y espumación. Los resultados experimentales de

densidad y tensión superficial se obtuvieron con soluciones preparadas en todo el intervalo de

concentración, en fracción molar y con un volumen de 4 cm3. Para los resultados de espumación,

se prepararon mezclas de (10, 50 y 30) % masa en matraces de 50 cm3.

En la Tabla 5.1.1 se muestran las propiedades obtenidas de las fichas de seguridad (MSDS –

Material Safety Data Sheet) de los componentes utilizados para preparar las soluciones.

Tabla 5.1.1. Densidad y masa molecular del agua, MIPA y 2-PE.

Compuesto Agua MIPA 2-PE

Masa Molecular (g/mol) 18.0153 75.11128 129.2037

Densidad (g/cm3) 0.997 0.954 1.01

Las soluciones acuosas de MIPA y 2-PE se prepararon por el método de pesada. Para la densidad y

la tensión superficial se tomaron en cuenta las concentraciones en fracción molar que proponía el

artículo de Álvarez et al. (2003). En las Tablas 5.1.2 y 5.1.3, se muestran las concentraciones en

fracción molar preparadas de la alcanolamina (x1) y la masa en gramos (M), que se utilizó para

preparar las soluciones en viales de 4 cm3. Para las soluciones acuosas de 2-PE se tomaron en

cuenta las mismas concentraciones que las de MIPA debido a la falta de información sobre la

experimentación de la alcanolamina.

3

Tabla 5.1.2. Concentraciones en fracción molar preparadas para las soluciones acuosas de MIPA.

(x1) MIPA + (1-x1) Agua.

Compuesto: MIPA

Nombre de la mezcla x1 M1 (g) M2 (g)

AGUA PURA 0.0000 0.0000 4.0000

MIPA 1 0.0135 0.2181 3.8191

MIPA 2 0.0259 0.3976 3.5917

MIPA 3 0.0564 0.7912 3.1760

MIPA 4 0.0934 1.1866 2.7640

MIPA 5 0.1378 1.5702 2.3565

MIPA 6 0.1935 1.9548 1.9542

MIPA 7 0.2611 2.3348 1.6698

MIPA 8 0.3587 2.7089 1.1614

MIPA 9 0.4898 3.0877 0.7715

MIPA 10 0.6826 3.4504 0.3848

MIPA PURA 1.0000 3.8161 0.0000

Tabla 5.1.3. Concentraciones en fracción molar preparadas para las soluciones acuosas de 2-PE.

(x1) 2-PE + (1-x1) Agua.

Compuesto: 2-PE

Nombre de la mezcla x1 M1 (g) M2 (g)

AGUA PURA 0.0000 0.0000 4.0000

2-PE 1 0.0125 0.3332 3.6701

2-PE 2 0.0259 0.6416 3.3647

2-PE 3 0.0565 1.2054 2.8066

2-PE 4 0.0931 1.7033 2.3135

2-PE 5 0.1378 2.1476 1.8736

2-PE 6 0.1933 2.5446 1.4806

2-PE 7 0.2644 2.9027 1.1260

2-PE 8 0.3586 3.2271 0.8048

2-PE 10 0.6832 3.7924 0.2452

2-PE PURA 1.0000 4.0400 0.0000

En el caso del estudio de índice de estabilidad de espuma, se prepararon soluciones acuosas

diferentes y en mayor volumen que las empleadas para la tensión superficial, en este caso el

volumen preparado fue de 50 cm3 y las concentraciones de las alcanolaminas MIPA y 2-PE fueron

del (10, 30 y 50) % masa respectivamente. Además también se prepararon soluciones acuosas al

(10 y 30) % masa de la alcanolamina 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP), con el objetivo de

comparar contra datos publicados dentro del Instituto Mexicano del Petróleo y como trabajo

4

complementario que permite obtener un mejor panorama de los resultados de índice de estabilidad

de espuma.

5.2 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE DENSIDAD

Los resultados de densidad generados en este trabajo para las soluciones acuosas de las

alcanolaminas MIPA y 2-PE se muestran en las Tablas 5.2.2 y 5.2.3, estos resultados se generaron a

partir de un periodo de oscilación promedio, proveniente de la toma de diez datos y con los valores

de las constantes A y B reportadas en el Apéndice C en el sistema de Nitrógeno-Agua con las

ecuaciones mencionadas en el Método para medir la Densidad de soluciones acuosas de

alcanolaminas, en la sección 4.3. Los resultados de densidad para las soluciones acuosas de la

alcanolamina MIPA tienen una incertidumbre ± 0.0004 g/cm3, mientras que las soluciones con 2-PE

tienen una incertidumbre de ± 0.0002 g/cm3.

De igual forma en la Tabla 5.2.1 se muestran las constantes A y B del densímetro, para cada

sistema estudiado. Se estableció que el mejor intervalo de medición para los dos sistemas

estudiados de MIPA y 2-PE era el de N2 como límite inferior, y H2O como límite superior. Las

mediciones de los periodos de oscilación para obtener la densidad experimental de las

alcanolaminas se realizaron a 298.15 K.

Tabla 5.2.1. Constantes A y B del densímetro en el sistema Nitrógeno-Agua para la medición de las

soluciones acuosas de MIPA y 2-PE a 298.15 K.

Compuesto MIPA 2-PE

Sistema Nitrógeno-Agua Nitrógeno-Agua

Constante A (g/cm3) -4.611627 -1.0873238

Constante B (g s2/cm

3) 0.096545 0.1439716

Para obtener la densidad experimental de las soluciones acuosas de las alcanolaminas, se utilizó la

ecuación general del densímetro:

(Ec.4.3.1)

donde: es la densidad en unidades de g/cm3, ( BA, ) son constantes obtenidas de establecer el

intervalo de medición de densidad; es el periodo promedio de oscilación en 1/s, registrado para

cada concentración de la alcanolamina.

2 BA

5

Tabla 5.2.2. Concentración en fracción molar (x1) de las soluciones de MIPA estudiadas, registro del

promedio del periodo de oscilación y las densidades obtenidas en el intervalo de N2-H2O, a 298.15 K.

Nombre de la

solución

Concentración molar

x1

Periodo Densidad

1/s g/cm3

AGUA PURA 0.0000 7.621937 0.9970

MIPA 1 0.0135 7.621976 0.9971

MIPA 2 0.0259 7.622335 0.9976

MIPA 3 0.0564 7.623578 0.9995

MIPA 4 0.0934 7.625465 1.0022

MIPA 5 0.1378 7.626874 1.0043

MIPA 6 0.1935 7.626998 1.0045

MIPA 7 0.2511 7.625001 1.0016

MIPA 8 0.3587 7.620410 0.9948

MIPA 9 0.4898 7.613137 0.9841

MIPA 10 0.6826 7.605237 0.9725

MIPA PURA 1.0000 7.593324 0.9550

Tabla 5.2.3. Concentración en fracción molar (x1) de las soluciones de 2-PE estudiadas, registro del

promedio del periodo de oscilación y las densidades obtenidas en el intervalo de N2-H2O, a 298.15 K.

Nombre de la

solución

Concentración molar

x1

Periodo Densidad

1/s g/cm3

AGUA PURA 0.0000 3.804949 0.9970

2-PE-1 0.0125 3.814182 1.0072

2-PE-2 0.0259 3.817454 1.0108

2-PE-3 0.0565 3.822917 1.0168

2-PE-4 0.0931 3.826275 1.0205

2-PE-5 0.1378 3.828309 1.0227

2-PE-6 0.1933 3.828990 1.0235

2-PE-7 0.2644 3.828493 1.0229

2-PE-8 0.3586 3.826664 1.0209

2-PE-10 0.6832 3.818651 1.0121

2-PE PURA*

(sólido) 1.0000 3.810830 1.0035

*Resultados extrapolados

Para la densidad experimental de las soluciones acuosas de 2-PE, las mediciones de los periodos se

realizaron de la misma forma descrita en el método, sin embargo, estos resultados están

extrapolados, ya que el sistema de referencia que da el intervalo de medición Nitrógeno-Agua no

establece un límite superior mayor al del agua, y por lo tanto las densidades de las soluciones

acuosas de 2-PE están por arriba del intervalo, es decir, la densidad del agua es menor a la densidad

6

de la alcanolamina 2-PE. Además el resultado de densidad de 2-PE PURA está extrapolado, ya que

el periodo de oscilación del densímetro no se obtuvo, ya que la 2-PE a 298.15 K es sólida.

En las siguientes Figuras se muestra la representación gráfica de los resultados experimentales de

las soluciones acuosas de ambas alcanolaminas.

Figura 5.2.4. Gráfica de la densidad experimental de las soluciones acuosas de MIPA como función de la

concentración, a 298.15 K.

7

Figura 5.2.5. Gráfica de la densidad experimental de las soluciones acuosas de 2-PE como función de la

concentración, a 298.15 K.

En las Tablas 5.2.6 y 5.2.7 se muestran todos los registros de periodos de oscilación tomados para

cada muestra de solución acuosa en los sistemas estudiados de MIPA y 2-PE.

8

Tabla 5.2.6. Registro de los periodos de oscilación para las soluciones acuosas de MIPA.

Compuesto AGUA Compuesto MIPA 1 Compuesto MIPA 2 Compuesto MIPA 3 Compuesto MIPA 4 Compuesto MIPA 5

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

298.157 7.621939 298.151 7.621976 298.155 7.622340 298.150 7.623576 298.143 7.625469 298.145 7.626878

298.158 7.621943 298.150 7.621976 298.155 7.622338 298.151 7.623578 298.140 7.625462 298.150 7.626870

298.150 7.621944 298.151 7.621976 298.155 7.622337 298.152 7.623580 298.142 7.625460 298.147 7.626875

298.149 7.621938 298.151 7.621976 298.154 7.622336 298.151 7.623581 298.151 7.625460 298.147 7.626874

298.151 7.621937 298.150 7.621976 298.152 7.622335 298.149 7.623581 298.156 7.625467 298.146 7.626874

298.151 7.621937 298.149 7.621976 298.152 7.622330 298.148 7.623581 298.156 7.625471 298.144 7.626875

298.147 7.621936 298.149 7.621976 298.151 7.622331 298.147 7.623578 298.145 7.625469 298.146 7.626874

298.147 7.621933 298.149 7.621976 298.150 7.622334 298.145 7.623576 298.146 7.625465 298.142 7.626874

298.148 7.621932 298.148 7.621976 298.150 7.622333 298.143 7.623574 298.142 7.625463 298.146 7.626872

298.148 7.621931 298.146 7.621976 298.147 7.622331 298.144 7.623572 298.142 7.625463 298.145 7.626873

Promedio 298.151 7.621937 298.149 7.621976 298.152 7.622335 298.148 7.623578 298.146 7.625465 298.146 7.626874

Desv. Std 0.004 0.000004 0.002 0.000000 0.003 0.000003 0.003 0.000003 0.006 0.000004 0.002 0.000002

Compuesto MIPA 6 Compuesto MIPA 7 Compuesto MIPA 8 Compuesto MIPA 9 Compuesto MIPA 10 Compuesto MIPA

PURA

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

298.141 7.626992 298.155 7.625005 298.143 7.620413 298.149 7.613133 298.159 7.605248 298.147 7.593315

298.150 7.626995 298.157 7.625005 298.143 7.620410 298.150 7.613133 298.154 7.605247 298.150 7.593318

298.156 7.626999 298.154 7.625005 298.143 7.620410 298.151 7.613133 298.150 7.605238 298.148 7.593319

298.153 7.627001 298.157 7.625003 298.143 7.620409 298.152 7.613138 298.147 7.605236 298.146 7.593320

298.151 7.627001 298.157 7.625001 298.145 7.620408 298.154 7.613140 298.149 7.605234 298.147 7.593322

298.152 7.626999 298.154 7.625000 298.146 7.620410 298.158 7.613143 298.150 7.605234 298.146 7.593323

298.152 7.626999 298.157 7.625000 298.144 7.620410 298.157 7.613143 298.150 7.605234 298.147 7.593326

298.149 7.627001 298.154 7.624993 298.145 7.620411 298.154 7.613139 298.158 7.605226 298.149 7.593327

298.153 7.626999 298.153 7.624998 298.143 7.620411 298.154 7.613134

298.149 7.593331

298.149 7.626998 298.152 7.625000 298.146 7.620411 298.152 7.613131

298.149 7.593335

Promedio 298.151 7.626998 298.155 7.625001 298.144 7.620410 298.153 7.613137 298.152 7.605237 298.148 7.593324

Desv. Std 0.004 0.000003 0.002 0.000004 0.001 0.000001 0.003 0.000004 0.004 0.000007 0.001 0.000006

9

Tabla 5.2.7. Registro de los periodos de oscilación para las soluciones acuosas de 2-PE.

Compuesto AGUA Compuesto 2-PE-1 Compuesto 2-PE-2 Compuesto 2-PE-3 Compuesto 2-PE-4

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

298.157 3.804949 298.154 3.814180 298.158 3.817455 298.153 3.822917 298.153 3.826275

298.158 3.804948 298.155 3.814180 298.159 3.817453 298.153 3.822917 298.153 3.826273

298.154 3.804947 298.154 3.814180 298.159 3.817453 298.153 3.822916 298.152 3.826275

298.152 3.804948 298.154 3.814182 298.156 3.817454 298.154 3.822917 298.151 3.826275

298.155 3.804948 298.154 3.814182 298.156 3.817454 298.153 3.822917 298.152 3.826276

298.154 3.804949 298.154 3.814182 298.157 3.817454 298.153 3.822917 298.153 3.826276

298.152 3.804949 298.154 3.814183 298.156 3.817454 298.150 3.822918 298.153 3.826276

298.153 3.804950 298.155 3.814182 298.157 3.817454 298.152 3.822918 298.149 3.826276

298.153 3.804950 298.150 3.814184 298.153 3.817454 298.152 3.822917 298.148 3.826274

298.150 3.804951 298.152 3.814184 298.156 3.817455 298.151 3.822918 298.151 3.826274

Promedio 298.154 3.804949 298.154 3.814182 298.157 3.817454 298.152 3.822917 298.152 3.826275

Desv. Std 0.002 0.000001 0.002 0.000002 0.002 0.000001 0.001 0.000001 0.002 0.000001

Compuesto 2-PE-5 Compuesto 2-PE-6 Compuesto 2-PE-7 Compuesto 2-PE-8 Compuesto 2-PE-10

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

Temperatura

(K)

Periodo

(1/s)

298.153 3.828307 298.157 3.828987 298.153 3.828491 298.155 3.826664 298.157 3.818665

298.153 3.828308 298.157 3.828987 298.154 3.828493 298.157 3.826665 298.151 3.818665

298.152 3.828308 298.155 3.828987 298.151 3.828493 298.158 3.826663 298.153 3.818661

298.151 3.828308 298.155 3.828988 298.149 3.828493 298.157 3.826664 298.153 3.818657

298.152 3.828308 298.155 3.828989 298.152 3.828494 298.159 3.826664 298.155 3.818654

298.153 3.828308 298.156 3.828990 298.152 3.828493 298.159 3.826664 298.156 3.818649

298.153 3.828309 298.151 3.828992 298.151 3.828493 298.159 3.826663 298.156 3.818644

298.149 3.828310 298.152 3.828993 298.150 3.828494 298.158 3.826665 298.153 3.818640

298.148 3.828312 298.152 3.828993 298.159 3.828495 298.155 3.826664 298.153 3.818637

298.151 3.828311 298.151 3.828993 298.149 3.828495 298.156 3.826665 298.153 3.818637

Promedio 298.152 3.828309 298.154 3.828990 298.152 3.828493 298.157 3.826664 298.154 3.818651

Desv. Std 0.002 0.000002 0.002 0.000003 0.003 0.000001 0.002 0.000001 0.002 0.000011

10

5.3 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE VOLUMEN MOLAR DE EXCESO

Los resultados de densidad de las soluciones acuosas de MIPA y 2-PE permiten también calcular la

propiedad de volumen molar de exceso, que sirve para conocer las desviaciones del

comportamiento respecto de la idealidad, lo que permite deducir las interacciones moleculares de la

alcanolamina con el agua.

La ecuación de volumen molar de exceso, fue obtenida de la referencia bibliográfica [Sastry et al.,

2004] que permite calcular el volumen molar de exceso de un sistema binario:

2

22

1

11

12

2211

MxMxMxMxV E

m (Ec. 5.3.1)

donde: 1=alcanolamina y 2=agua; x1 y x2 son las fracciones molares de cada compuesto, M1 y M2

son las masas moleculares de cada componente, en g/mol; ρ1 y ρ2 son las densidades de cada

componente, en g/cm3 y ρ12 es la densidad de la solución, en g/cm

3.

A la primera parte de la ecuación se le considera como volumen real de la mezcla, y a la segunda

parte de la ecuación (la parte ubicada en el paréntesis) se le denomina volumen ideal de la mezcla.

Por lo tanto, el volumen molar de exceso es la diferencia entre el volumen real y el volumen ideal

de la mezcla.

Los valores derivados del volumen molar de exceso para los sistemas MIPA + agua, y 2-PE + agua,

se incluyen en las Tablas 5.3.1 y 5.3.2, además se muestran en forma gráfica en las Figuras 5.3.3 y

5.3.4.

11

Tabla 5.3.1. Volumen molar de exceso de las soluciones acuosas de MIPA, a 298.15K. (1=MIPA, 2=H2O).

Fracción Molar Densidad (g/cm

3)

Masa Molecular

(g/mol)

V. real

(cm3/mol)

V. ideal

(cm3/mol)

V. exceso

(cm3/mol)

Compuesto x1 x2 ρ 12 ρ 1 ρ 2 M 1 M 2 Vr Vi VmE

MIPA PURA 1.0000 0.0000 0.9550 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 78.6506 78.6506 0.0000

MIPA 10 0.6826 0.3174 0.9725 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 58.6012 59.4223 -0.8210

MIPA 9 0.4898 0.5102 0.9841 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 46.7224 47.7403 -1.0178

MIPA 8 0.3587 0.6413 0.9948 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 38.6993 39.8019 -1.1026

MIPA 7 0.2511 0.7489 1.0016 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 32.3044 33.2834 -0.9791

MIPA 6 0.1935 0.8065 1.0045 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 28.9332 29.7912 -0.8580

MIPA 5 0.1378 0.8622 1.0043 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 25.7718 26.4166 -0.6449

MIPA 4 0.0934 0.9066 1.0022 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 23.2934 23.7244 -0.4310

MIPA 3 0.0564 0.9436 0.9995 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 21.2460 21.4845 -0.2385

MIPA 2 0.0259 0.9741 0.9976 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 19.5384 19.6356 -0.0972

MIPA 1 0.0135 0.9865 0.9971 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 18.8414 18.8873 -0.0459

AGUA PURA 0.0000 1.0000 0.9970 0.9550 0.9970 75.1113 18.0153 18.0687 18.0687 0.0000

Tabla 5.3.2. Volumen molar de exceso de las soluciones acuosas de 2-PE, a 298.15K. (1=2-PE, 2=H2O).

Fracción Molar Densidad (g/cm

3)

Masa Molecular

(g/mol)

V. real

(cm3/mol)

V. ideal

(cm3/mol)

V. exceso

(cm3/mol)

Compuesto x1 x2 ρ 12 ρ 1 ρ 2 M 1 M 2 Vr Vi VmE

AGUA PURA 0.0000 1.0000 0.9970 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 18.0687 18.0687 0.0000

2-PE-1 0.0125 0.9875 1.0072 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 19.2670 19.4523 -0.1853

2-PE-2 0.0259 0.9741 1.0108 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 20.6725 20.9355 -0.2629

2-PE-3 0.0565 0.9435 1.0168 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 23.8966 24.3224 -0.4258

2-PE-4 0.0931 0.9069 1.0205 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 27.7978 28.3734 -0.5756

2-PE-5 0.1378 0.8622 1.0227 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 32.5966 33.3210 -0.7244

2-PE-6 0.1933 0.8067 1.0235 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 38.6022 39.4640 -0.8619

2-PE-7 0.2644 0.7356 1.0229 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 46.3512 47.3337 -0.9825

2-PE-8 0.3586 0.6414 1.0209 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 56.7022 57.7601 -1.0579

2-PE-10 0.6832 0.3168 1.0121 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 92.8572 93.6883 -0.8311

2-PE PURA (sólido) 1.0000 0.0000 1.0035 1.0035 0.9970 129.2037 18.0153 128.7539 128.7531 0.0009

12

Figura 5.3.3. Volumen molar de exceso de las soluciones acuosas de MIPA, a 298.15 K.

Figura 5.3.4. Volumen molar de exceso de las soluciones acuosas de 2-PE, a 298.15 K.

13

5.4 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE TENSIÓN SUPERFICIAL

Las mediciones de tensión superficial se realizaron a 298.15 K con el equipo FTA 200, mediante el

método de gota colgante.

En el caso de los resultados experimentales obtenidos de tensión superficial para MIPA, tienen una

incertidumbre de ± 0.24 mN/m. Los resultados obtenidos se compararon con los datos del artículo

de Álvarez et al. (2003), ya que es el único trabajo publicado que hace referencia a esta

alcanolamina. Los resultados se muestran en la Tabla 5.4.1 y en la Figura 5.4.2.

Tabla 5.4.1. Tabla de comparación de tensión superficial de soluciones de MIPA, a 298.15 K.

Tensión superficial de MIPA @298.15 K

LITERATURA EXPERIMENTAL

Compuesto X MIPA

Tensión Sup.

(mN/m) X MIPA

Tensión Sup.

(mN/m)

AGUA PURA 0.0000 72.010 0.0000 71.837

MIPA 1 0.0125 66.340 0.0135 63.884

MIPA 2 0.0259 62.200 0.0259 61.889

MIPA 3 0.0565 56.950 0.0564 57.125

MIPA 4 0.0931 53.590 0.0934 53.073

MIPA 5 0.1378 51.070 0.1378 50.243

MIPA 6 0.1933 49.000 0.1935 46.550

MIPA 7 0.2644 47.180 0.2511 44.573

MIPA 8 0.3586 45.400 0.3587 41.723

MIPA 9 0.4894 43.430 0.4898 39.230

MIPA 10 0.6832 40.970 0.6826 37.168

MIPA PURA 1.0000 37.380 1.0000 35.300

Figura 5.4.2. Comparación de datos de tensión superficial de las soluciones acuosas de MIPA.

14

En el caso de la alcanolamina 2-PE, los resultados experimentales obtenidos no se pueden comparar

con una referencia bibliográfica, ya que no existen datos reportados de esta propiedad; por lo tanto

los resultados experimentales se hicieron en la misma concentración en fracción molar y

temperatura en la que se realizaron las mediciones de MIPA. La incertidumbre de los resultados

generados para la alcanolamina 2-PE fue de ± 0.26 mN/m.

Tabla 5.4.3. Tensión superficial experimental de soluciones de 2-PE, a 298.15 K.

Tensión superficial de 2-PE @298.15 K

Compuesto X 2-PE Tensión Sup. (mN/m)

AGUA 0.0000 71.811

2-PE-1 0.0125 44.639

2-PE-2 0.0259 43.312

2-PE-3 0.0565 42.378

2-PE-4 0.0931 42.058

2-PE-5 0.1378 41.332

2-PE-6 0.1933 41.442

2-PE-7 0.2644 40.012

2-PE-8 0.3586 39.579

2-PE-10 0.6832 38.621

Figura 5.4.4. Resultados experimentales de tensión superficial de las soluciones acuosas de 2-PE.

15

Para las soluciones acuosas de la alcanolamina 2-PE, el resultado de tensión superficial a la

concentración molar de 2-PE PURA no se puede obtener, ya que a 298.15 K la alcanolamina se

encuentra en estado sólido.

Cada uno de los puntos reportados para la tensión superficial mostrados en las Tablas 5.4.1 y 5.4.3

es el promedio de las quince repeticiones que se hicieron, es decir, se hicieron quince gotas frescas

que mostraran un comportamiento similar, en este caso, cerca de cinco o diez de los primeros datos

se desechan por no mostrar una repetitividad en su comportamiento.

En las Tablas 5.4.5 y 5.4.6 se muestran los quince puntos registrados para obtener el promedio de

la tensión superficial de las soluciones acuosas de MIPA Y 2-PE, respectivamente.

16

Tabla 5.4.5. Registro de los resultados de tensión superficial para las soluciones acuosas de MIPA.

Nombre AGUA Nombre MIPA 1 Nombre MIPA 2 Nombre MIPA 3 Nombre MIPA 4 Nombre MIPA 5

Densidad

(g/cm3) 0.9970 Densidad





(g/cm3) 1.0043

XMIPA 0.0000 XMIPA 0.0135 XMIPA 0.0259 XMIPA 0.0564 XMIPA 0.0934 XMIPA 0.1378

Temperatura (K)

Tensión S. Temperatura (K)





Tensión S.

(mN/ m) (mN/ m) (mN/ m) (mN/ m) (mN/ m) (mN/ m)

298.082 71.882 298.130 63.751 298.182 61.708 298.312 56.163 298.193 52.878 298.147 50.325

298.078 72.084 298.125 63.856 298.156 61.863 298.219 56.981 298.173 52.470 298.155 50.002

298.124 71.776 298.003 63.094 298.215 61.717 298.044 57.104 298.169 52.907 298.142 50.284

298.044 71.645 298.037 63.990 298.169 61.477 298.498 57.446 298.168 53.375 298.142 50.311

298.039 71.390 298.056 63.916 298.195 61.824 298.080 57.353 298.150 53.077 298.146 50.290

298.244 71.464 298.057 64.098 298.229 61.776 298.179 57.412 298.159 52.984 298.164 50.403

298.073 72.174 298.078 63.550 298.165 61.745 298.554 57.542 298.147 52.915 298.159 50.367

298.135 71.988 298.067 63.607 298.114 61.608 298.448 56.883 298.159 53.557 298.175 50.179

298.023 72.127 298.174 63.950 298.273 62.297 298.331 57.206 298.144 53.059 298.152 50.404

298.116 71.897 298.046 64.198 298.202 62.132 298.227 57.313 298.157 53.400 298.154 50.096

298.140 71.645 298.809 63.570 298.161 62.097 298.130 57.413 298.161 52.998 298.180 49.903

298.124 71.852 298.655 63.863 298.111 61.824 298.117 57.139 298.148 52.886 298.142 50.447

297.975 72.015 298.370 64.278 298.091 62.286 298.078 56.281 298.160 53.700 298.163 50.345

298.162 71.760 298.267 64.488 298.470 62.041 298.210 57.208 298.152 52.474 298.147 50.156

298.130 71.862 298.130 64.047 298.396 61.933 298.155 57.438 298.146 53.411 298.153 50.139

Promedio 298.099 71.837 298.200 63.884 298.209 61.889 298.239 57.125 298.159 53.073 298.155 50.243

Desv. Std. 0.065 0.230 0.238 0.342 0.103 0.240 0.159 0.410 0.013 0.359 0.012 0.159

17

Nombre MIPA 6 Nombre MIPA 7 Nombre MIPA 8 Nombre MIPA 9 Nombre MIPA 10 Compuesto:

MIPA

PURA

Densidad






(g/cm3) 0.9550

XMIPA 0.1935 XMIPA 0.2511 XMIPA 0.3587 XMIPA 0.4898 XMIPA 0.6826 XMIPA 1.0000

Temperatura

(K)

Tensión S. Temperatura

(K)


(K)


(K)


(K)


(K)

Tensión S.

(mN/ m) (mN/ m) (mN/ m) (mN/ m) (mN/ m) (mN/ m)

298.175 46.714 298.131 44.769 298.459 41.677 298.119 39.049 298.203 37.215 298.174 35.752

298.183 46.284 298.172 44.556 298.582 41.749 298.119 39.302 298.175 36.925 298.221 35.491

298.170 46.374 298.241 44.731 298.534 41.379 298.163 38.930 298.186 37.406 298.245 35.411

298.181 46.353 298.340 44.849 298.484 41.513 298.147 39.225 298.149 37.506 298.224 35.220

298.183 46.711 298.340 44.342 298.417 42.270 298.136 39.157 298.184 37.557 298.191 35.377

298.211 46.578 298.287 44.343 298.089 41.880 298.165 39.437 298.192 37.106 298.191 35.381

298.189 46.548 298.092 44.651 298.124 41.888 298.304 39.236 298.168 37.438 298.180 35.250

298.222 46.890 298.144 44.338 298.098 41.397 298.297 39.402 298.176 36.726 298.171 35.300

298.227 46.417 298.006 44.555 298.089 42.071 298.214 39.306 298.157 36.999 298.186 35.350

298.198 46.538 297.974 44.708 298.131 41.792 298.194 39.189 298.220 36.975 298.187 35.254

298.194 46.507 298.865 44.457 298.101 41.574 298.161 39.210 298.229 37.078 298.219 35.434

298.176 46.639 298.713 44.649 298.095 41.647 298.193 39.255 298.195 37.471 298.201 34.908

298.169 46.404 298.578 44.494 298.125 41.647 298.207 39.236 298.184 36.985 298.183 34.969

298.160 46.677 298.385 44.383 298.094 41.595 298.148 39.283 298.186 37.092 298.185 35.245

298.146 46.622 298.244 44.772 298.133 41.773 298.160 39.232 298.181 37.035 298.174 35.157

Promedio 298.186 46.550 298.301 44.573 298.237 41.723 298.182 39.230 298.186 37.168 298.195 35.300

Desv. Std. 0.022 0.165 0.252 0.175 0.193 0.239 0.056 0.125 0.021 0.250 0.022 0.204

18

Tabla 5.4.6. Registro de los resultados de tensión superficial para las soluciones acuosas de 2-PE.

Nombre AGUA Compuesto: 2-PE-1 Compuesto: 2-PE-2 Compuesto: 2-PE-3 Compuesto: 2-PE-4

Densidad (g/cm3) 0.9970 Densidad (g/cm3) 1.0072 Densidad (g/cm3) 1.0108 Densidad (g/cm3) 1.0168 Densidad (g/cm3) 1.0205

X2-PE 0.0000 X2-PE 0.0125 X2-PE 0.0259 X2-PE 0.0565 X2-PE 0.0931

Temperatura

(K)


(K)


(K)


(K)


(K)

Tensión S.

(mN/ m) (mN/ m) (mN/ m) (mN/ m) (mN/ m)

298.150 71.606 298.154 44.501 298.154 43.556 298.154 42.464 298.154 42.205

298.149 72.100 298.155 44.809 298.155 43.373 298.155 42.377 298.155 42.071

298.058 71.509 298.154 44.740 298.154 43.425 298.154 42.440 298.154 42.229

298.243 71.607 298.154 44.604 298.154 43.528 298.154 42.448 298.154 41.968

297.276 71.868 298.154 44.362 298.154 42.263 298.154 41.939 298.154 42.463

298.222 71.737 298.154 44.726 298.154 43.507 298.154 42.224 298.154 41.439

298.197 71.843 298.155 44.625 298.155 43.075 298.155 42.430 298.155 42.047

298.134 71.942 298.154 44.541 298.154 43.301 298.154 42.415 298.154 42.186

298.127 72.500 298.154 44.700 298.154 43.580 298.154 42.429 298.154 42.121

298.250 71.850 298.154 44.826 298.154 43.524 298.154 42.359 298.154 42.017

298.250 71.593 298.154 44.914 298.154 43.332 298.154 42.333 298.154 42.114

298.300 71.520 298.154 44.999 298.154 43.179 298.154 42.375 298.154 41.868

298.300 71.605 298.155 44.649 298.155 43.427 298.155 42.460 298.155 41.987

298.287 71.869 298.150 43.992 298.150 43.303 298.150 42.495 298.150 41.969

298.289 72.017 298.152 44.600 298.152 43.308 298.152 42.475 298.152 42.186

Promedio 298.149 71.811 298.154 44.639 298.154 43.312 298.154 42.378 298.154 42.058

Desv. Std. 0.252 0.265 0.001 0.242 0.001 0.324 0.001 0.139 0.001 0.223

19

Nombre 2-PE-5 Nombre 2-PE-6 Nombre 2-PE-7 Nombre 2-PE-8 Nombre 2-PE-10

Densidad (g/cm3) 1.0227 Densidad (g/cm3) 1.0235 Densidad (g/cm3) 1.0229 Densidad (g/cm3) 1.0209 Densidad (g/cm3) 1.0121

X2-PE 0.1378 X2-PE 0.1933 X2-PE 0.2644 X2-PE 0.3586 X2-PE 0.6832

Temperatura

(K)


(K)


(K)


(K)


(K)

Tensión S.

(mN/ m) (mN/ m) (mN/ m) (mN/ m) (mN/ m)

298.154 41.021 298.154 40.977 298.154 39.908 298.154 39.584 298.154 38.439

298.155 40.335 298.155 41.033 298.155 39.709 298.155 39.389 298.155 38.617

298.154 41.192 298.154 41.737 298.154 39.649 298.154 39.461 298.154 38.602

298.154 41.608 298.154 41.678 298.154 40.033 298.154 39.587 298.154 38.242

298.154 41.487 298.154 41.329 298.154 39.953 298.154 39.652 298.154 37.889

298.154 41.823 298.154 41.879 298.154 39.899 298.154 39.628 298.154 38.324

298.155 41.345 298.155 41.579 298.155 39.979 298.155 39.630 298.155 38.652

298.154 41.693 298.154 41.270 298.154 40.391 298.154 39.532 298.154 38.757

298.154 41.013 298.154 41.538 298.154 39.507 298.154 39.745 298.154 39.000

298.154 41.797 298.154 40.789 298.154 40.047 298.154 39.679 298.154 38.865

298.154 41.405 298.154 41.916 298.154 40.000 298.154 39.492 298.154 38.802

298.154 41.533 298.154 41.620 298.154 40.668 298.154 39.534 298.154 39.002

298.155 41.282 298.155 41.236 298.155 40.074 298.155 39.592 298.155 38.772

298.150 41.139 298.150 41.660 298.150 40.292 298.150 39.624 298.150 38.680

298.152 41.300 298.152 41.386 298.152 40.075 298.152 39.559 298.152 38.672

Promedio 298.154 41.332 298.154 41.442 298.154 40.012 298.154 39.579 298.154 38.621

Desv. Std. 0.001 0.377 0.001 0.334 0.001 0.289 0.001 0.090 0.001 0.296

20

5.5 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE ÍNDICE DE ESTABILIDAD DE

ESPUMA

Con la ecuación 4.5.1, en el método para medir el índice de estabilidad de espuma, se visualizó el

comportamiento de espumación a 313.15 K para las soluciones acuosas de MIPA y 2-PE; se

utilizó como gas burbujeador el gas natural de una línea comercial de suministro. Las

determinaciones experimentales se realizaron con un volumen de la solución de 25 cm3 en

concentraciones preparadas de (10, 30 y 50) % masa de la alcanolamina y con un flujo constante de

gas natural de 10.5 cm3/s. Además el tubo de espumación tenía un área fija de 6.324 cm

2. Cada 5

minutos se hacía un registro de la altura que tenía la espuma hasta llegar a los 90 minutos, en el que

se observó que el sistema alcanzaba el estado estacionario.

La toma de decisión sobre las condiciones a las que se realizó el experimento de espumación,

dependió de un artículo en la bibliografía [Águila-Hernández et al., 2007], mismo que fue realizado

dentro del Instituto Mexicano del Petróleo. Los resultados de este trabajo de tesis sirven para

complementar dicha información, dando un panorama general del comportamiento del índice de

estabilidad de espuma de diferentes alcanolaminas utilizadas o propuestas para ser empleadas en

los procesos de endulzamiento de gases amargos.

Los resultados experimentales del índice de estabilidad de espuma para la alcanolamina MIPA se

muestran en la Tabla 5.5.1 y en forma gráfica en la Figura 5.5.2. Para las concentraciones de (10 y

50) % masa, las corridas donde se registraban las alturas de la espuma para calcular el índice de

estabilidad de espuma se hicieron una sola vez, en el caso de la concentración de 30 % masa de

MIPA se hicieron siete corridas, de las cuales se hizo un promedio de las últimas cuatro corridas

que se consideraron como buenas, ya que las demás tenían poca reproducibilidad.

21

Tabla 5.5.1. Tabla de índice de estabilidad de espuma de soluciones acuosas de MIPA en concentración de

(10, 30 y 50) % masa, a 313.15 K, empleando gas natural.

Compuesto: MIPA

Tiempo/ min

10%

masa

30%

masa

50%

masa

∑/ s ∑/ s ∑/ s

0 7.06 3.12 1.61

5 6.82 3.16 1.49

10 6.74 2.72 1.37

15 6.39 2.69 1.27

20 6.10 2.72 1.37

25 6.08 2.34 1.36

30 6.41 2.60 1.36

35 5.90 2.75 1.30

40 6.37 2.89 1.28

45 5.99 3.05 1.22

50 5.82 3.11 1.19

55 5.84 3.37 1.16

60 5.92 3.43 1.04

65 5.77 3.55 1.06

70 5.77 3.62 0.96

75 6.11 3.88 0.93

80 5.86 4.76 0.89

85 5.88 4.72 0.89

90 5.82 4.76 0.86

Figura 5.5.2. Gráfica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de las soluciones acuosas de MIPA,

a 313.15 K.

22

Como se puede observar en la gráfica anterior el comportamiento de las soluciones acuosas de la

alcanolamina MIPA depende de la concentración. La tendencia de dichas soluciones muestra un

comportamiento lineal que tiende a ir bajando hasta llegar a un punto en el que la espuma es

constante y se estabiliza en una misma altura dentro del tubo de espumación. Estos resultados

muestran que el sistema llegó al estado estacionario a partir de los 50 minutos de experimentación,

tiempo en el cual el índice de estabilidad de espuma no varía. Para la solución acuosa de MIPA de

10 % masa, el índice de estabilidad de espuma se vuelve constante con un valor de alrededor de 6

segundos. En el caso de la solución de 50 % masa el índice de estabilidad de espuma permanece

estacionario en el valor de 1 segundo.

Para la concentración de la solución acuosa de 30 % masa de MIPA, el experimento se repitió

cuatro ocasiones con la finalidad de establecer la reproducibilidad de su comportamiento. Los

resultados obtenidos del índice de estabilidad de espuma presentan un comportamiento poco

constante ya que la reproducibilidad de los datos fue muy difícil de obtener a las mismas

condiciones en los que se desarrolló el experimento. La reproducibilidad de las diferentes corridas

experimentales es superior a la incertidumbre experimental determinada.

En la Tabla 5.5.3 y en la Figura 5.5.4, se muestran los datos experimentales del índice de estabilidad

de espuma de las soluciones acuosas de la alcanolamina 2-PE. Las corridas a (10, 30 y 50) % masa

se hicieron una sola vez a condiciones de temperatura de 313.25 K y un flujo constante de gas

natural de 10.5 cm3/s.

23

Tabla 5.5.3. Tabla de índice de estabilidad de espuma de soluciones acuosas de 2-PE en concentración de

(10, 30 y 50) % masa, a 313.15 K, empleando gas natural

Compuesto: 2-PE

Tiempo/ min

10%

masa

30%

masa

50%

masa

∑/ s ∑/ s ∑/ s

0 7.00 2.35 0.67

5 6.93 2.74 0.75

10 6.84 2.44 0.71

15 6.86 2.47 0.71

20 6.57 3.28 0.76

25 6.62 4.72 0.86

30 6.66 4.46 0.81

35 6.46 4.31 0.88

40 6.61 4.42 0.85

45 6.62 4.22 0.85

50 7.15 4.82 0.97

55 7.30 4.84 1.00

60 7.56 3.84 1.10

65 7.80 4.18 1.13

70 7.80 4.09 1.26

75 7.94 3.92 1.35

80 8.04 4.03 1.50

85 8.17 3.90 1.50

90 8.04 4.03 1.49

Figura 5.5.4. Gráfica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de las soluciones acuosas de 2-PE,

a 313.15 K.

24

Como trabajo complementario también se hicieron dos corridas experimentales para obtener la

altura de la espuma formada por la alcanolamina 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP) en soluciones

acuosas de (10 y 50) % masa. El objetivo de hacer estos experimentos nació de la necesidad de ver

el comportamiento del índice de estabilidad de espuma en un marco general y como complemento

del trabajo publicado por el Instituto Mexicano del Petróleo en el artículo de Águila-Hernández, et

al. (2007), donde se hicieron corridas a las mismas condiciones mencionadas de tres alcanolaminas,

N-metildietanolamina (MDEA), Dietanolamina (DEA) y AMP.

Los resultados experimentales en las concentraciones de (10 y 50) % masa de las alcanolaminas

MDEA y DEA corresponden a la bibliografía, mientras que los resultados de MIPA, 2-PE y AMP

corresponden al presente trabajo de tesis. En el caso de los resultados de índice de estabilidad de

espuma para la concentración de 30 % masa, MDEA, DEA y AMP corresponden al artículo, y sólo

MIPA y 2-PE son nuevos resultados experimentales. En las Tabla 5.5.5 se muestran los índices de

estabilidad de espuma para cada concentración y cada alcanolamina, respectivamente.

Tabla 5.5.5. Índice de estabilidad de espuma soluciones acuosas de DEA, MDEA, AMP, MIPA y 2-PE a

313.15 K, en concentraciones de (10, 30 y 50) % masa.

Soluciones acuosas 10 % masa Soluciones acuosas 30 % masa Soluciones acuosas 50 % masa

DEA MDEA AMP MIPA

2-

PE DEA MDEA AMP MIPA

2-

PE DEA MDEA AMP MIPA

2-

PE

Tiempo/

min ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s ∑/ s

0 10.84 10.87 11.66 7.06 7.00 7.16 1.59 2.97 3.12 2.35 1.44 1.43 1.43 1.61 0.67

5 11.90 10.62 11.80 6.82 6.93 9.96 1.97 1.95 3.16 2.74 4.02 1.78 1.98 1.49 0.75

10 12.35 10.65 11.61 6.74 6.84 11.08 4.52 1.70 2.72 2.44 7.15 2.90 2.61 1.37 0.71

15 12.42 10.79 11.54 6.39 6.86 11.48 9.04 1.88 2.69 2.47 8.12 4.06 2.70 1.27 0.71

20 12.44 10.77 11.32 6.10 6.57 11.68 9.28 2.21 2.72 3.28 9.20 4.95 2.59 1.37 0.76

25 12.64 10.63 10.69 6.08 6.62 11.84 9.39 4.00 2.34 4.72 9.42 5.29 2.45 1.36 0.86

30 12.73 10.67 10.54 6.41 6.66 12.00 9.46 4.89 2.60 4.46 9.65 5.39 2.25 1.36 0.81

35 12.76 10.77 10.53 5.90 6.46 12.06 9.59 5.87 2.75 4.31 9.71 5.66 2.07 1.30 0.88

40 12.81 10.71 10.59 6.37 6.61 12.03 9.59 6.61 2.89 4.42 9.89 5.95 1.89 1.28 0.85

45 12.84 10.65 10.60 5.99 6.62 11.98 9.81 7.04 3.05 4.22 9.73 6.06 1.64 1.22 0.85

50 12.91 10.54 10.75 5.82 7.15 11.88 9.70 7.30 3.11 4.82 9.62 6.22 1.64 1.19 0.97

55 13.02 10.67 10.76 5.84 7.30 11.68 9.27 7.63 3.37 4.84 9.54 6.09 1.51 1.16 1.00

60 13.05 10.72 10.88 5.92 7.56 11.54 9.54 7.88 3.43 3.84 9.48 6.34 1.52 1.04 1.10

65 13.09 10.72 10.82 5.77 7.80 11.37 9.49 8.00 3.55 4.18 9.45 6.45 1.46 1.06 1.13

70 13.00 10.62 10.84 5.77 7.80 11.25 9.30 8.26 3.62 4.09 9.43 6.00 1.37 0.96 1.26

75 12.81 10.72 10.87 6.11 7.94 11.11 9.15 8.23 3.88 3.92 9.43 6.26 1.41 0.93 1.35

80 12.69 10.81 10.83 5.86 8.04 11.00 9.42 8.21 4.76 4.03 9.43 6.14 1.03 0.89 1.50

85 12.56 10.71 10.80 5.88 8.17 10.93 9.42 8.22 4.72 3.90 9.32 5.52 1.06 0.89 1.50

90 12.47 10.90 10.63 5.82 8.04 10.66 9.15 8.17 4.76 4.03 9.20 4.88 1.06 0.86 1.49

En las siguientes figuras se graficó el comportamiento que muestran las alcanolaminas en solución

acuosa a diferente concentración.

25

Figura 5.5.6. Gráfica de índice de estabilidad de espuma contra tiempo de las soluciones acuosas de

concentración 10 % masa a 313.15 K.



26



Todos los resultados de índice de estabilidad de espuma generados en este trabajo de tesis tienen

una incertidumbre de ± 0.13 s-1

, dicho parámetro se obtuvo de un cálculo de incertidumbre

acumulada asociada al experimento.

Además en las siguientes tablas se muestran todos los resultados de las alturas de espumación

registrados de las corridas de MIPA, 2-PE y AMP.

27

Tabla 5.5.9. Registro de las alturas, e índice de estabilidad de espuma para las soluciones acuosas de MIPA.

Corrida 1

Corrida 2

Corrida 3

Temp. /°C 39.64

Temp. /°C 40.37

Temp. /°C 39.69

Muestra Solución acuosa de MIPA 30% masa Muestra Solución acuosa de MIPA 30% masa Muestra Solución acuosa de MIPA 30% masa

V Muestra 25 cm3

V Muestra 25.000 cm3


ho 48.740

ho 48.837

ho 48.365

hi 52.905

hi 52.559

hi 52.387

hf 52.135

hf 51.139

hf 52.280

Área/ cm2 6.324

Área/ cm2 6.324

Área/ cm2 6.324

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

16 10.5

16 10.5

16 10.5

MIPA

MIPA

MIPA

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C ∆h/ cm ∑/ s

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C

∆h/

cm ∑/ s

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C ∆h/ cm ∑/ s

0 62.825 36.17 9.920 5.98 0 56.762 40.49 4.203 2.53 0 55.814 40.22 3.427 2.07

5 64.060 38.03 11.155 6.72 5 55.840 40.25 3.281 1.98 5 55.370 40.06 2.983 1.80

10 65.071 38.09 12.166 7.33 10 55.532 40.18 2.973 1.79 10 54.820 39.98 2.433 1.47

15 64.020 38.4 11.115 6.70 15 55.200 40.17 2.641 1.59 15 54.385 39.93 1.998 1.20

20 61.700 39.71 8.795 5.30 20 56.724 40.07 4.165 2.51 20 54.638 40.26 2.251 1.36

25 61.690 39.94 8.785 5.29 25 57.735 40.10 5.176 3.12 25 54.775 40.38 2.388 1.44

30 61.740 41.17 8.835 5.32 30 58.715 40.25 6.156 3.71 30 55.544 40.81 3.157 1.90

35 62.040 40.14 9.135 5.51 35 59.450 40.36 6.891 4.15 35 56.705 41.13 4.318 2.60

40 62.840 40.14 9.935 5.99 40 59.706 40.59 7.147 4.31 40 57.118 39.87 4.731 2.85

45 63.135 40.14 10.230 6.17 45 59.765 40.62 7.206 4.34 45 57.583 39.33 5.196 3.13

50 63.645 40.14 10.740 6.47 50 60.335 40.75 7.776 4.69 50 57.710 40.19 5.323 3.21

55 63.581 40.14 10.676 6.43 55 60.645 40.84 8.086 4.87 55 57.730 41.13 5.343 3.22

60 63.690 40.14 10.785 6.50 60 61.233 40.59 8.674 5.23 60 58.065 40.73 5.678 3.42

65 63.915 40.14 11.010 6.64 65 62.014 40.07 9.455 5.70 65 58.213 40.27 5.826 3.51

70 63.660 40.14 10.755 6.48 70 61.423 39.78 8.864 5.34 70 58.515 40.33 6.128 3.69

75 63.850 40.14 10.945 6.60 75 61.700 39.69 9.141 5.51 75 58.470 40.22 6.083 3.67

80 63.875 40.14 10.970 6.61 80 61.723 39.92 9.164 5.52 80 58.779 40.20 6.392 3.85

85 64.077 40.14 11.172 6.73 85 61.965 40.95 9.406 5.67 85 59.300 30.25 6.913 4.17

90 64.135 40.14 11.230 6.77 90 61.712 41.27 9.153 5.52 90 62.470 38.77 10.083 6.08

28

Corrida 4

Corrida 5

Corrida 6

Temp. /°C 40.19

Temp. /°C 40.47

Temp. /°C 40.45

Muestra Solución acuosa de MIPA 30% masa Muestra Solución acuosa de MIPA 30% masa Muestra Solución acuosa de MIPA 30% masa

V Muestra 25 cm3

V Muestra 25 cm3


ho 48.710

ho 48.650

ho 48.718

hi 52.531

hi 52.385

hi 52.400

hf 51.879

hf 51.600

hf 51.550

Área/ cm2 6.324

Área/ cm2 6.324

Área/ cm2 6.324

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

16 10.5

16 10.5

16 10.5

MIPA

MIPA

MIPA

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C ∆h/ cm ∑/ s

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C

∆h/

cm ∑/ s

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C ∆h/ cm ∑/ s

0 58.400 40.69 5.869 3.54 0 57.028 39.41 4.643 2.80 0 56.465 39.47 4.065 2.45

5 58.744 40.14 6.213 3.74 5 57.636 40.08 5.251 3.16 5 55.981 40.10 3.581 2.16

10 58.400 39.45 5.869 3.54 10 57.683 40.16 5.298 3.19 10 55.430 40.12 3.030 1.83

15 58.734 39.97 6.203 3.74 15 57.660 40.29 5.275 3.18 15 54.900 40.21 2.500 1.51

20 58.787 40.20 6.256 3.77 20 57.340 40.55 4.955 2.99 20 55.080 40.24 2.680 1.62

25 57.440 40.38 4.909 2.96 25 57.519 40.74 5.134 3.09 25 55.060 40.40 2.660 1.60

30 57.775 40.40 5.244 3.16 30 58.035 40.77 5.650 3.41 30 55.376 40.61 2.976 1.79

35 58.085 40.19 5.554 3.35 35 58.475 40.81 6.090 3.67 35 55.375 40.94 2.975 1.79

40 58.036 39.64 5.505 3.32 40 58.610 40.17 6.225 3.75 40 55.783 40.15 3.383 2.04

45 58.367 40.17 5.836 3.52 45 58.323 40.72 5.938 3.58 45 56.140 40.37 3.740 2.25

50 58.020 40.61 5.489 3.31 50 58.600 41.05 6.215 3.75 50 56.667 40.53 4.267 2.57

55 58.442 40.73 5.911 3.56 55 58.459 40.15 6.074 3.66 55 57.034 40.59 4.634 2.79

60 58.512 40.95 5.981 3.60 60 59.500 40.45 7.115 4.29 60 57.241 40.74 4.841 2.92

65 58.562 39.48 6.031 3.63 65 59.710 40.86 7.325 4.41 65 57.735 40.91 5.335 3.22

70 58.669 40.53 6.138 3.70 70 60.270 40.64 7.885 4.75 70 57.638 40.57 5.238 3.16

75 59.375 40.70 6.844 4.12 75 61.150 40.89 8.765 5.28 75 57.673 40.87 5.273 3.18

80 61.638 40.03 9.107 5.49 80 61.120 40.74 8.735 5.26 80 58.870 40.69 6.470 3.90

85 61.783 39.73 9.252 5.58 85 61.200 40.46 8.815 5.31 85 58.450 40.87 6.050 3.65

90 62.093 39.65 9.562 5.76 90 61.369 40.02 8.984 5.41 90 57.920 40.19 5.520 3.33

29

Corrida 7

Corrida 8

Corrida 9

Temp. /°C 39.74

Temp. /°C 40.56

Temp. /°C 40.26

Muestra Solución acuosa de MIPA 30% masa Muestra Solución acuosa de MIPA 50% masa Muestra Solución acuosa de MIPA 10 % masa

V Muestra 25 cm3

V Muestra 25 cm3

V Muestra 25 cm3

ho 48.661

ho 48.660

ho 48.777

hi 52.577

hi 52.675

hi 52.173

hf 51.873

hf 52.100

hf 51.610

Área/ cm2 6.324

Área/ cm2 6.324

Área/ cm2 6.324

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

16 10.5

16 10.5

147.5 10.55

MIPA

MIPA

MIPA

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C ∆h/ cm ∑/ s

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C

∆h/

cm ∑/ s

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C ∆h/ cm ∑/ s

0 57.505 40.08 4.928 2.97 0 55.350 41.27 2.675 1.61 0 63.950 39.68 11.777 7.06

5 57.532 39.90 4.955 2.99 5 55.146 41.36 2.471 1.49 5 63.550 39.41 11.377 6.82

10 55.877 39.83 3.300 1.99 10 54.950 40.10 2.275 1.37 10 63.414 39.68 11.241 6.74

15 55.530 39.83 2.953 1.78 15 54.779 40.39 2.104 1.27 15 62.834 40.64 10.661 6.39

20 55.416 39.92 2.839 1.71 20 54.950 40.54 2.275 1.37 20 62.350 40.49 10.177 6.10

25 55.635 30.01 3.058 1.84 25 54.927 40.69 2.252 1.36 25 62.310 40.39 10.137 6.08

30 56.400 40.04 3.823 2.30 30 54.927 40.43 2.252 1.36 30 62.862 40.12 10.689 6.41

35 56.719 40.03 4.142 2.50 35 54.829 40.58 2.154 1.30 35 62.010 39.92 9.837 5.90

40 57.350 39.60 4.773 2.88 40 54.791 40.87 2.116 1.28 40 62.800 40.22 10.627 6.37

45 57.421 40.03 4.844 2.92 45 54.700 39.72 2.025 1.22 45 62.171 40.63 9.998 5.99

50 57.989 40.65 5.412 3.26 50 54.650 39.75 1.975 1.19 50 61.883 40.74 9.710 5.82

55 58.465 41.08 5.888 3.55 55 54.605 39.77 1.930 1.16 55 61.914 40.76 9.741 5.84

60 58.512 40.66 5.935 3.58 60 54.395 40.72 1.720 1.04 60 62.046 40.58 9.873 5.92

65 58.738 40.63 6.161 3.71 65 54.428 40.58 1.753 1.06 65 61.800 40.50 9.627 5.77

70 59.079 39.92 6.502 3.92 70 54.265 41.08 1.590 0.96 70 61.793 40.39 9.620 5.77

75 59.350 40.73 6.773 4.08 75 54.213 41.42 1.538 0.93 75 62.363 40.24 10.190 6.11

80 59.459 40.68 6.882 4.15 80 54.146 40.92 1.471 0.89 80 61.956 40.22 9.783 5.86

85 59.350 40.69 6.773 4.08 85 54.159 40.35 1.484 0.89 85 61.977 40.19 9.804 5.88

90 59.500 40.68 6.923 4.17 90 54.104 40.10 1.429 0.86 90 61.877 40.15 9.704 5.82

30

Tabla 5.5.10. Registro de las alturas, e índice de estabilidad de espuma para las soluciones acuosas de 2-PE.

Corrida 10

Corrida 11

Corrida 12

Temp. /°C 40.48

Temp. /°C 40.54

Temp. /°C 40.47

Muestra Solución acuosa de 10 % 2-PE



V Muestra 25 cm3

V Muestra 25 cm3

V Muestra 25 cm3

ho 48.489

ho 48.814

ho 47.016

hi 53.316

hi 52.873

hi 52.875

hf 52.630

hf 52.529

hf 52.910

Área/ cm2 6.324

Área/ cm2 6.324

Área/ cm2 6.324

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

Altura/

mm

Flujo/cm3s

-

1

147.5 10.55

147.5 10.55

147.5 10.55

2-PE

2-PE

2-PE

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C

∆h/

cm ∑/ s

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C

∆h/

cm ∑/ s

Tiempo/

min Altura /cm

Temp./

°C ∆h/ cm ∑/ s

0 64.999 40.37 11.683 7.00 0 56.795 39.95 3.922 2.35 0 54.000 40.88 1.125 0.67

5 64.879 39.54 11.563 6.93 5 57.450 40.44 4.577 2.74 5 54.134 40.59 1.259 0.75

10 64.732 40.11 11.416 6.84 10 56.942 41.05 4.069 2.44 10 54.065 39.03 1.190 0.71

15 64.764 40.80 11.448 6.86 15 57.000 38.60 4.127 2.47 15 54.065 39.55 1.190 0.71

20 64.281 41.29 10.965 6.57 20 58.348 43.73 5.475 3.28 20 54.150 40.99 1.275 0.76

25 64.359 41.19 11.043 6.62 25 60.750 41.69 7.877 4.72 25 54.304 41.30 1.429 0.86

30 64.430 40.24 11.114 6.66 30 60.318 40.27 7.445 4.46 30 54.225 41.00 1.350 0.81

35 64.100 39.52 10.784 6.46 35 60.060 39.69 7.187 4.31 35 54.335 40.39 1.460 0.88

40 64.350 39.24 11.034 6.61 40 60.245 39.97 7.372 4.42 40 54.285 39.26 1.410 0.85

45 64.367 39.66 11.051 6.62 45 59.907 40.38 7.034 4.22 45 54.295 40.61 1.420 0.85

50 65.240 40.95 11.924 7.15 50 60.920 40.97 8.047 4.82 50 54.500 40.61 1.625 0.97

55 65.500 40.00 12.184 7.30 55 60.947 40.78 8.074 4.84 55 54.535 40.31 1.660 1.00

60 65.920 41.47 12.604 7.56 60 59.273 40.17 6.400 3.84 60 54.705 39.85 1.830 1.10

65 66.330 41.06 13.014 7.80 65 59.847 39.91 6.974 4.18 65 54.765 39.51 1.890 1.13

70 66.334 40.34 13.018 7.80 70 59.704 39.90 6.831 4.09 70 54.980 40.45 2.105 1.26

75 66.559 40.50 13.243 7.94 75 59.420 40.40 6.547 3.92 75 55.125 41.16 2.250 1.35

80 66.728 40.84 13.412 8.04 80 59.591 40.89 6.718 4.03 80 55.375 41.27 2.500 1.50

85 66.942 41.33 13.626 8.17 85 59.383 41.41 6.510 3.90 85 55.375 41.70 2.500 1.50

90 66.726 40.59 13.410 8.04 90 59.600 40.00 6.727 4.03 90 55.365 40.49 2.490 1.49

31

Tabla 5.5.11. Registro de las alturas, e índice de estabilidad de espuma para las soluciones acuosas de AMP.

Corrida 13

Corrida 14

Temp. /°C 40.59

Temp. /°C 40.57

Muestra Solución acuosa de 10 % AMP

Muestra Solución acuosa de 50 % AMP

V Muestra 25 cm3

V Muestra 25 cm3

ho 48.876

ho 48.870

hi 53.064

hi 53.142

hf 52.706

hf 53.050

Área/ cm2 6.324

Área/ cm2 6.324

Altura/ mm Flujo/cm3s

-1

Altura/ mm Flujo/cm

3s

-1

147.5 10.55

147.5 10.55

AMP

AMP

Tiempo/ min Altura /cm Temp./ °C Dh/ cm ∑/ s Tiempo/ min Altura /cm Temp./ °C Dh/ cm ∑/ s

0 72.513 40.14 19.449 11.66 0 55.521 40.48 2.379 1.43

5 72.756 40.24 19.692 11.80 5 56.441 40.87 3.299 1.98

10 72.435 40.39 19.371 11.61 10 57.500 41.23 4.358 2.61

15 72.317 40.65 19.253 11.54 15 57.650 40.20 4.508 2.70

20 71.942 40.24 18.878 11.32 20 57.455 39.67 4.313 2.59

25 70.890 40.12 17.826 10.69 25 57.235 39.90 4.093 2.45

30 70.650 40.38 17.586 10.54 30 56.900 41.67 3.758 2.25

35 70.625 40.70 17.561 10.53 35 56.600 41.50 3.458 2.07

40 70.732 40.64 17.668 10.59 40 56.295 40.95 3.153 1.89

45 70.746 40.77 17.682 10.60 45 55.875 40.24 2.733 1.64

50 71.006 40.80 17.942 10.75 50 55.875 39.02 2.733 1.64

55 71.008 40.70 17.944 10.76 55 55.663 40.24 2.521 1.51

60 71.215 40.64 18.151 10.88 60 55.675 40.81 2.533 1.52

65 71.121 40.69 18.057 10.82 65 55.575 41.89 2.433 1.46

70 71.150 40.74 18.086 10.84 70 55.422 40.92 2.280 1.37

75 71.200 40.91 18.136 10.87 75 55.500 39.88 2.358 1.41

80 71.126 40.73 18.062 10.83 80 54.865 40.68 1.723 1.03

85 71.087 40.75 18.023 10.80 85 54.905 40.01 1.763 1.06

90 70.800 41.03 17.736 10.63 90 54.905 40.75 1.763 1.06

capÍtulo 5. anÁlisis y discusiÓn de...

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