INDICE

OBJETIVOS........................................................................ 3

INTRODUCCION……………………………………………………….. 4

MARCO TEORICO……………………………………………………… 5

MATERIALES Y MATERIAS PRIMAS………………………….. 11

DESARROLLO EXPERIMENTAL………………………………… 12

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES………………………..15

CUESTIONARIO……………………………………………………… 16

CONCLUSIONES…………………………………………….………. 18

OBJETIVOS

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Es preciso aclarar que el objetivo principal de la práctica es conocer el método y las técnicas que se deben emplear para realizar la separación de mezclas, dentro del laboratorio. Del mismo modo, se pretende analizar los resultados que se obtienen al aplicar la metodología que la práctica requiere y a su vez dichos resultados encausarlos al conocimiento que se pueda generar, ya que no es lo mismo investigar en qué consiste la filtración o decantación, a ejecutarlos con los experimentos prácticos.

No obstante, se deberá observar cada uno de los efectos que se producen en el transcurso del experimento y considerarlos para que en un futuro puedan ser el fundamento de los conocimientos que se van a requerir aplicar o inspeccionar cuando se labore en una industria.

INTRODUCCION

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La práctica de laboratorio es el tipo de clase que tiene como objetivos instructivos fundamentales que los estudiantes adquieran las habilidades propias de los métodos de la investigación científica, amplíen, profundicen, consoliden, realicen, y comprueben los fundamentos teóricos de la asignatura mediante la experimentación empleando los medios de enseñanza necesarios, garantizando el trabajo individual en la ejecución de la práctica.

En este caso se realizaran diferentes experimentos en los que emplearemos la trituración, filtración, decantación y transferencia de calor que son operaciones unitarias

Además de que en cada uno de los experimentos anotaremos los resultados siguiendo el procedimiento que cada una lleva

MARCO TEÓRICO3

Bien, los procesos químicos siempre pueden subdividirse en unidades básicas llamadas Operaciones unitarias, éstas son cada una de las acciones necesarias de transporte, Adecuación y/o transformación. Las operaciones unitarias más comunes se producen en Reactores, intercambiadores de Calor, bombas, mezcladores y separadores, y en cada proceso / operación unitaria se cambian las condiciones de una determinada cantidad de materia de una o más de las siguientes formas:

Modificando su masa o composición. Modificando el nivel o calidad de la energía que posee. Modificando sus condiciones de movimiento.

Cada operación unitaria tiene una fuerza impulsora, un gradiente en alguna propiedad, que da cuenta del mecanismo principal de transferencia:

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¿QUÉ SON LAS OPERACI

ONES UNITARI

AS?

Caso Mecanismo Gradiente Impulsor

Transferencia de Masa Concentración

Transferencia de Calor Temperatura

Transferencia de Cantidad Velocidad de Movimiento

TIPOS DE OPERACIONES UNITARIAS

Por transferencia de masa: Los procesos de transferencia de masa son importantes ya que la mayoría de los procesos químicos requieren de la purificación inicial de las materias primas o de la separación final de productos y subproductos.

Destilación: Corresponde a la separación de una mezcla líquida basada en la diferencia de volatilidad. La operación puede ser principalmente simple, súbita o extractiva. Se utilizan columnas de relleno y su campo de aplicación es en petróleo, solventes, licores, etc.

Absorción: La absorción es una

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Difusión

Conducción,Convección y/o Radiación

Rozamiento

operación de separación que consiste en la transferencia de uno o más componentes minoritarios de una corriente gaseosa a una corriente líquida, llamada disolvente. El objetivo de esta operación suele ser purificar una corriente gaseosa para su procesamiento posterior o su emisión a la atmósfera, o bien, recuperar un componente valioso presente en la corriente gaseosa.

Adsorción: Separación de los componentes de un fluido mediante un sólido adsorbente. Se diferencia de la absorción en que la sustancia queda retenida en la interface, sin pasar al seno de la otra fase. Se distingue de la cristalización porque el componente que se transfiere a través del fluido no tiene la misma naturaleza que la fase sólida, sino que se fija sobre ella.

Extracción (lixiviación o lavado): Es la extracción sólido líquido, operación para separar los constituyentes solubles de un sólido inerte con un solvente. El proceso completo de extracción suele comprender la recuperación por separado del solvente y del soluto. La extracción sólido-líquido tiene gran importancia en un gran número de procesos industriales. En metalurgia en la extracción de: cobre con ácido sulfúrico, oro con cianuro, etc.

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Por Transferencia Simultánea de Calor y Masa

Cristalización: Es una operación de transferencia de materia en la que se produce la formación de un sólido (cristal o precipitado) a partir de una fase

homogénea (soluto en disolución o en un fundido). Destaca sobre otros procesos de separación por su potencial para combinar purificación y

producción de partículas en un solo proceso.

Secado: Operación de transferencia de masa de contacto gas- sólido, donde la humedad que contiene el sólido se transfiere por evaporación hacia la fase gaseosa, en base a la diferencia entre la presión de vapor ejercida por el sólido húmedo y la presión parcial de vapor de la corriente gaseosa. Cuando estas dos presiones se igualan, se dice que el sólido y el gas están en equilibrio y el proceso de secado termina.

Acondicionamiento de Gases o Enfriamiento de líquidos: Corresponde a la modificación de la humedad y/o temperatura del aire que los fluidos, tales como el agua y aire. La operación principalmente pone en corrientes en contacto al aire con agua, o con gas no saturado, pudiendo ser a través de torres de enfriamiento, como por ejemplo en una central térmica.

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Por Circulación de Fluidos

Conducciones: Corresponde a unidades para el transporte de los fluidos desde y hasta las operaciones del proceso, pudiendo ser a través de canales abiertos, secciones circulares (tuberías), secciones cuadradas, etc. La tubería es un conducto compuesto de tubos que cumple la función de transportar agua u otros fluidos.

Bombas: Un equipo de bombeo es un transformador de energía, mecánica que puede proceder de un motor eléctrico, térmico, etc. Y la convierte en energía, que un fluido adquiere en forma de presión, de posición y de velocidad.

Por Transporte de Cantidad de Movimiento

Filtración: En general, los poros del medio tendrán una forma tortuosa y serán mayores que las partículas que deben separarse, operando el filtro de forma eficaz únicamente después de que un depósito inicial haya sido retenido en el medio. En el laboratorio químico, la filtración se lleva a cabo a menudo por medio de un embudo Buchner, siendo el líquido succionado a través de la fina capa de partículas mediante una fuente de vacío; en

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casos, la suspensión es vertida en un embudo cónico provisto de un papel de filtro.

Sedimentación: Consiste en la separación, por la acción de la gravedad, de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua. Es una de las operaciones unitarias más utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales. En la mayoría de los casos, el objetivo principal es la obtención de un efluente clarificado.

Flotación: Se emplea para la separación de partículas sólidas o líquidas de una fase líquida. La separación se consigue introduciendo finas burbujas de gas, normalmente aire, en la fase líquida. Las burbujas se adhieren a las partículas, y la fuerza ascensional que experimenta el conjunto partícula-burbuja de aire hace que suban hasta la superficie del líquido. De esta forma, es posible hacer ascender a la superficie partículas cuya densidad es mayor que la del líquido, además de favorecer la ascensión de las partículas cuya densidad es inferior.

Centrifugación: Proceso de separación de partículas de distinto tamaño en un medio acuoso, éstas sedimentan hacia el fondo a una velocidad que depende de su peso. Este

efecto podría utilizarse para separar componentes de distinto peso si no fuera porque

las velocidades de sedimentación son pequeñísimas,

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por lo que el sistema no es útil. Lo que se hace es aumentar dichas velocidades de sedimentación haciendo girar muy rápidamente la mezcla

MATERIALES3 vasos de precipitado de 100 ml

2 probetas graduadas de 100 ml

1 vaso de precipitado de 250 ml

1 embudo de separación de 500 ml

1 soporte universal con anillo de hierro

1 varilla de vidrio (agitador)

1 termómetro de 0 a 100 C

1 balanza granataria

1 matraz Kitasato, con 50 cm de manguera de hule latex

1 embudo Buchner con tapon de hule

1 pinzas para crisol

1 vidrio de reloj

1 mortero de porcelana, con pistillo

2 baños María

1 mechero Bunsen

1 cronometro

1 espátula chica

1 estufa (por grupo)

1 bomba de vacío con conexión y frasco trapa (por grupo)

1 desecador (por grupo)

1 balanza analítica (por grupo)

Papel filtro

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SUSTANCIASSolución de sulfato de cobre

al 10 % en peso

Tetracloruro de carbono

Trozo de gis de (3 cm)

Glicerina

Agua destilada (en piseta)

Gis

3 cm1 g de gis

Agua

75 mL

1 g Gis 15 mL agua

Solido Húmedo

DESARROLLO EXPERIMENTALExperimento N° 1 Filtración al vacío y secado

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Triturado

Pasar a vidrio de

reloj

Pesado

Mezclado Filtración a vacío

Medición de volumen

Pasar a vidrio de

reloj

Calentado

95- 100°C

Secado

20 min

EnfriadoPesado

Gis triturado Pesado de gis

Tetracluro de carbono

30 mL

30 mL sulfato de cobre

Mezcla de gis y agua Filtración a vacío Solido recuperado

Experimento N° 2 Decantación

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Llenado embudo de separación

Liberación del componente más denso

Medición de volumen

Liberación del componente menos denso

Medición de volumen

Agua

250 mL

Agua

250 mL

Experimento N° 3 Transmisión de calor

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Baño María

CalentadoMedición de temperatura

Pasar a Baño maría

Agua Destilada 30 mL Cada 30 segundos * 4 min

Temperatura ambiente

Medición de temperatura

Cada 60 segundos * 4 min

Baño María Calentado

Medición de temperatura

Pasar a Baño María

Medición de temperatura

Glicerina 30 mL Cada 30 segundos * 4 min

Temperatura ambiente

Cada 60 segundos * 4 min

Baño maría

Tablas de datos experimentales

Tabla 1

Peso inicial de polvo de gis

Peso final del polvo de gis

Volumen inicial del agua (ml)

Volumen final del agua (ml)

%de polvo recuperado

Tabla 2

Volumen inicial de CuSO4 (ml)

Volumen final de CuSO4 (ml)

% recuperado de CuSO4

Volumen inicial de CCl4

(ml)

Volumen final de

CCl4 (ml)

% recuperado de CCl4(ml)

Tabla3

Datos para el calentamiento del agua datos para el enfriamiento del agua

T(°C) T(°C)t(s) 30 60 90 120 150 180 t(s) 210 240 270 300 330 360

Datos para el calentamiento de glicerina datos para el enfriamiento de glicerina

T(°C) T(°C)t(s) 30 60 90 120 150 180 t(s) 210 240 270 300 330 360

CALCULOS

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CUESTIONARIO

1)¿Qué ventajas y qué desventajas encuentra usted entre la filtración a vacío y la filtración simple?

La filtración al vacío es un proceso más rápido que la filtración simple y más efectivo ya que en el experimento el sólido se veía ya sin humedad con la sola filtración.

2)¿Cómo se calcula el rendimiento o porcentaje de sólido recuperado después de filtrar y secar, en el experimento No.1?

Comparando el peso primero del solido sin modificaciones con el obtenido en el final con la fórmula: %ᶯ=(masa del gis final/masa de gis inicial)X100

3) Cite por lo menos, tres aplicaciones industriales de la operación unitaria de filtración.

•La tecnología de la filtración por membrana se aplica a la elaboración de etanol de los materiales celulósicos.

La fabricación de etanol como combustible ha explotado en los últimos años debido como forma de escape de la dependencia generada por los combustibles fósiles como la gasolina. Hasta hace poco tiempo, el maíz era la principal del etanol. Sin embargo, el etanol derivado de fuentes más baratas y renovables tales como biomasas celulósicas como rastrojos de maíz, pasto forrajero, paja de cereales y astillas de madera surgió como elemento principal de esta industria.

•Filtro Prensa Usos: Se utilizan mucho para el filtrado y clarificación de numerosos líquidos (jugos en la industria alimentaria), también tienen utilidad en la industria química. En estos se coloca una tela o una malla sobre placas verticales, de manera tal que sean los bordes los que soporten a la tela y al mismo tiempo dejen debajo de la tela un área libre lo más grande posible para que pase el filtrado.

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•Filtración por Osmosis Inversa Usos: Principalmente en la industria de agua, bebidas. El influente se conduce a las membranas semi-permeables, para pasar de un estado de alta concentración, a un estado bajo. Libera hasta en un 99.5% el agua tratada de sus contaminantes.

4.- ¿Que sustancia necesito menor tiempo para elevar su temperatura?

La glicerina

5.- ¿Cómo se define al calor especifico, correspondientes al agua y a la glicerina?

Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado. En el Sistema Internacional de unidades, el calor específico se expresa en Jules por kilogramo y kelvin; en ocasiones también se expresa en calorías por gramo y grado centígrado.

El calor específico del agua es una caloría por gramo y grado centígrado, es decir, hay que suministrar una caloría a un gramo de agua para elevar su temperatura en un grado centígrado.El calor especifico de la glicerina es de 2 420 J/kg °C

6.- ¿Esquematice un intercambiador de calor, con indicadores de sus partes y funcionamiento?

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de calefacción, refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

7.- ¿Qué líquido es más denso, el agua de mar o el petróleo?

El petróleo puede presentar gran variación en diversos parámetros como color, densidad (entre 0,75 g/ml y 0,95 g/ml), gravedad, viscosidad, capacidad calorífica, etc. (desde amarillentos y líquidos a negros y viscosos). Estas variaciones se deben a las diversas proporciones presentes de diferentes hidrocarburos.

La densidad del agua de mar es aproximadamente 1,027g/ml por lo tanto esta última es la más densa.

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8. ¿Qué operación unitaria se emplea para separar esta mezcla?

Para separar el petróleo, se utiliza la destilación fraccionada. Igualmente depende de las cantidades que necesites separar. Si es algo grande se hace por decantación simple. Si se tiene poca cantidad de agua y la quieres eliminar deberás añadir a la mezcla algún absorbente de agua que sea inerte con el hidrocarburo y filtrarlo luego

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