Informe de Balance de masa

Balance de masa

RESUMEN

 En esta experiencia de laboratorio se calculará la densidad experimental de una mezcla etanol-agua por el método picnómetrico.

 El picnómetro es un instrumento utilizado para determinar con precisión la densidad de los líquidos  se caracteriza por mantener un volumen fijo al adicionar diferentes líquidos.

 El balance de masa se basa en la aplicación correcta de la ley de conservación de la masa, que dice que: “la masa no se crea ni se destruye, solo se transforma”.         

Palabras clave: método picnometrico, balance de masa, conservación de la masa

INTRODUCCIÓN

Todo proceso industrial está caracterizado por el uso de insumos (materias primas, agua, energía, etc.) que, sometidos a una transformación, dan lugar a productos, subproductos y residuos.

El proceso productivo está constituido por operaciones unitarias y deben ser todas identificadas, a fin de dibujar un diagrama de flujo que refleje fielmente lo que ocurre en el proceso.

Todos los insumos que entran a un proceso u operación, salen como productos y como residuos. (CPTS. ANEXO D., 2006)

    La ecuación general de balance puede escribirse para cualquier sustancia que entre o salga de cualquier proceso; puede aplicarse a la masa total de esta sustancia o a cualquier especie atómica o molecular involucrada en el proceso (Felder y Rousseau, 1982)

Los balances de masa por lo general, se transfieren de un lugar a otro por medio de dispositivos mecánicos tales como bombas o ventiladores por carga de gravedad o por presión, y fluyen a través de sistemas de tuberías o equipo de proceso. (Geankoplis, 1982)

  Esta ecuación de balance de masa se conoce con los nombres de: ecuación de conservación de masa, ecuación de continuidad o principio de continuidad.

  Si el término de acumulación de masa se hace despreciable, se habla de balance de masa en estado estacionario. En este caso se obtiene:

                       Flujo másico de entrada = Flujo másico de salida (Reyes Salinas, 1986)  

  El concepto de balance de materia está basado en  la ley de conservación de la materia o la ecuación de continuidad.

                          Entrada – salidas + producción = acumulación    (Orozco, 1998)

  La ley de conservación de la materia establece que esta no puede ser creada ni destruida, lo cual conduce al concepto de masa, y la ley correspondiente puede establecerse afirmando  que la masa de las substancias que intervienen en un proceso cualquiera permanece constante. (McCabe y Smith, 1968)

  Entonces, a la masa (propiedad extensiva) se le puede aplicar la ecuación de balance. Los términos de creación y destrucción de masa son cero, por lo que el balance de masa será:

Velocidad de acumulación de masa = flujo de entrada de masa – flujo de salida de masa (Reyes Salinas, 1986)

     Un balance (o inventario) sobre una sustancia en un sistema puede escribirse de la siguiente forma general:     Entrada + producción – salida – consumo = acumulación (Felder y Rousseau, 1982)

[pic 1]

Figura 1    Proceso para un balance de masa sencillo (Principios básicos y cálculos en ingeniería química, pág. 146)

MATERIALES Y MÉTODO

Materiales Utilizados:

• Balanza
• Termómetro
• Matraz de aforo de 100 mL
• Pipeta total de 50 mL
• Picnómetro
• Calculadora
• Etanol
• Agua destilada

Metodología: método picnometrico.

                Es un método utilizado en el laboratorio que sirve para poder sacar la densidad de los que líquidos, ya que tiene una gran precisión y consiste en pesar un picnómetro vació en una balanza calibrada, luego se le adiciona el líquido hasta el tope del picnómetro y se cierra con el tapón (por donde una especie de capilar ubicado en el tapón saldrá el líquido sobrante, limpiando el picnómetro por la parte exterior), se pesa el picnómetro más el liquido y se calcula la masa del liquido, sacando así la densidad de éste.

RESULTADOS

• Datos:

           Volumen etanol: 50.0 ml

           Volumen agua: 50.0 ml

           Temperatura etanol: 18ºC

           Temperatura agua: 18ºC

• Determinación de la densidad de la mezcla:

           Peso Picnómetro vacio= 31,9 g

           Volumen Picnómetro = 51,3ml

           Volumen Picnómetro + muestra = 79,3 g

           Densidad= 0,9239 g/ml

• Determinación del volumen de la muestra:

• Ecuación balance de masa    

                        me  + mg - mc – ms = ma (estado estacionario)

                        No existe reacción química entonces:

                                                                   mg = 0

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