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LABORATORIO OPERACIONES UNITARIAS II

LABORATORIO N° 06

Determinación del Título de Vapor REALIZADO POR: Andrés Lara

NIVEL 9No SEMESTRE

FECHA DE REALIZACION: 30/11/2016 FECHA DE ENTREGA: 06/12/2016

Informe N° 06 Determinación del Título de Vapor 1. Objetivos: 1.1 General: 

Determinar el título del vapor generado en la caldera

1.2 Específicos:   

Establecer la masa inicial y final de vapor en una mezcla liquido vapor en las diversas temperaturas de trabajo Calcular la presión absoluta con la que se trabajara en la caldera. Calcular el título de vapor para cada repetición realizada.

2. Marco Teórico Referencial: 2.1 Marco Teórico: Título de vapor Se refiere al tanto por ciento en masa de vapor en una mezcla liquido-vapor. 1(Brito, 2000)

Este valor puede variar en rangos de 0 a 1. Valores próximos a 1se tendrá una pequeña cantidad de masa de líquido. Valores próximos a 0 el líquido quedara en el fondo del recipiente que lo contenga.2 (Ibarz, 2010) Mezcla de vapor Saturado Es la coexistencia entre líquido y vapor. 3(Brito, 2000) Caldera Es un equipo usado en procesos industriales para la generación de vapor saturado. En estos dispositivos se producirá un cambio de fase. Elementos de una caldera Una caldera puede estar formada por: una entrada, un condensador, un desaireador. Combustible Sera el encargado de producir calor al quemarse entre los tipos de combustibles tenemos los naturales y los artificiales. Entalpia Cantidad de energía que se absorbe o libera. Presión Absoluta Es la presión medida con referencia al vacío. Presión atmosférica Es la presión ejercida por la atmosfera. Presión Manométrica Son las presiones superiores a la atmosférica. 4 (Coulson, 2011) 2.2 Marco Referencial: La práctica de laboratorio fue realizada el día miércoles 30 de noviembre del 2016 en el laboratorio de procesos industriales de la facultad de ciencias de la ESPOCH con coordenadas 78° 61’ 75” a 2815 msnm. 3. Parte Experimental: 3.1 Sustancias y Reactivos:  

Agua Vapor

3.2 Materiales y Equipos:     

Caldera de vapor Recipiente de plástico Probeta Termómetro Cronómetro

3.3 Procedimiento:   

Medir en una probeta 250 ml de agua, colocar en un recipiente y medir la temperatura Tomar la presión de trabajo correspondiente Burbujear en el recipiente vapor, transcurridos 5 min, tomar la lectura final de temperatura



Medir el volumen final del agua

4. Datos: 4.1 Datos Experimentales: Tabla 4.1-1 Datos Experimentales para la Determinación del Titulo de Vapor. n 1 2 3 4 5 6 7

P.manométrica (Psi) T.inicial (°C) T.final (°C) V.inicial (ml) 15 21 60 250 26 21 50 250 31 21 60 250 32 21 58 250 36 21 51 250 46 21 50 250 57 21 48 250 FUENTE: LARA, Andres, Lab. Proc. Ind., ESPOCH, 2016

V.final (ml) 610 410 540 470 420 400 360

Tabla 4.1-2 Datos Experimentales para la Determinación del Titulo de Vapor. n 1 2 3 4 5 6 7

P.manométrica (Psi) T.inicial (°C) T.final (°C) V.inicial (ml) 35 20 40 250 33 20 39 250 30 20 43 250 27 20 42 250 25 20 44 250 20 20 42 250 15 20 40 250 FUENTE: LARA, Andres, Lab. Proc. Ind., ESPOCH, 2016

V.final (ml) 370 375 390 410 415 420 440

5. Cálculos y Resultados: 5.1 Datos Adicionales: Tabla 5.1-1 Datos Adicionales para la Determinación del Titulo de Vapor Temperatura (°C) 21

Densidad (Kg/L 0,99808

Temperatura (°C) 60 50 60 58

Densidad (Kg/L) 0,98313 0,98802 0,98313 0,98416

51 50 48 FUENTE: CENGEL, Termodinamica

0,98756 0,98802 0,98892

Tabla 5.1-2 Datos Adicionales para la Determinación del Titulo de Vapor Presión Atmosférica (Psi) 10,58 FUENTE: Meteored, RIobamba

5.2 Cálculos Específicos: 5.2.1 Cálculo de la Calidad de Vapor Generado: 5.2.1.1 Cálculo de la masa inicial y final del líquido Tabla 5.2.1-1 Cálculo de la Masa Temperatura inicial (°C) 21 21

Masa inicial (Kg)

Masa final (Kg)

0,25 0,25

Temperatura final (°C) 60 50

21

0,25

60

0,53

21

0,25

58

0,46

21

0,25

51

0,41

21

0,25

50

0,39

21

0,25

48

0,36

FUENTE: LARA, Andres, Lab. Proc. Ind., ESPOCH, 2016

5.2.1.2 Cálculo de la Presión Absoluta: 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑎𝑡 + 𝑃𝑚𝑎𝑛 = (10,58 + 15)𝑃𝑠𝑖 = 25,58 𝑝𝑠𝑖

0,59 0,41

5.2.1.3 Entalpía de líquido y vapor, obtenemos los datos de entalpía por medio de las tablas de las propiedades del vapor saturado. Tabla 5.2.1-2 Entalpía Líquido – Vapor Presión Absoluta (Psi) Hv (kcal/kg) Hl (kcal/kg) 25,58 647,26 116,64 36,58 649,35 128,22 41,58 650,76 132,58 42,58 651,020 133,41 46,58 652,015 136,56 56,58 654,14 143,58 67,58 656,04 150,23 FUENTE: LARA, Andres, Lab. Proc. Ind., ESPOCH, 2016

5.2.1.4 Cálculo del titulo de vapor: 𝑋 = 0,999 ∗ 0,25

(60 − 21) + (0,59 − 0,25) ∗ (647,26 − 116,64) = 0,30 (0,59 − 0,25) ∗ (647,26 − 116,64)

5.3 Resultados: Tabla 5.3-1 Resultados Obtenidos en la Determinación del Titulo de Vapor n 1 2

mi (Kg) 0,25 0,25

mf (Kg) 0,59 0,41

X 0,30 0,34

3

0,25

0,53

0,32

4

0,25

0,46

0,33

5

0,25

0,41

0,34

6

0,25

0,39

0,35

7

0,25

0,36

0,37

FUENTE: LARA, Andres, Lab. Proc. Ind., ESPOCH, 2016 Tabla 5.3-2

Resultados Obtenidos en la Determinación del Titulo de Vapor n 1 2

mi (Kg) 0,249 0,249

mf (Kg) 0,367 0,377

X 0,167 0,179

3

0,249

0,386

0,168

4

0,249

0,406

0,182

5

0,249

0,417

0,178

6

0,249

0,416

0,186

7

0,249

0,436

0,185

FUENTE: MENDOZA,Jose, Lab. Proc. Ind., ESPOCH, 2016

Dónde: mi= masa inicial (Kg). mf= masa final (Kg). X= titulo del vapor generando por el caldero. 6. Errores: 6.1 Sistemáticos: 6.2 Aleatorios:  

Al medir algunas temperaturas se colocaba el termómetro sobre las paredes del recipiente por lo que se debía tomar nuevamente las temperaturas. Dejar salir demasiado vapor de la caldera afecto la determinación del volumen.

7. Discusión: Como podemos ver la masa inicial de nuestras siete muestras fue de 0,25 kg ya que se empezó a un mismo volumen de 250 ml y al haber tenido la misma temperatura inicial de 21 °C la densidad de las muestras van a ser las mismas en cambio los pesos finales van a ser diferentes ya que se obtuvieron volúmenes diferentes y debido a que se trabajo a diferentes temperaturas en lo que respecta a los títulos de vapor los valores fueron de 0,30;0,34;0,32;0,33;0,34;0,35;0,37 estos valores están próximos al 0 por lo que el agua quedara en el fondo de la probeta y por eso se dará el aumento en el volumen de las repeticiones.

8. Conclusiones y Recomendaciones: 8.1 Conclusiones: 

La masa inicial fue de 0,25 kg para las 7 muestras ya que se trabajó al inicio a un mismo volumen y densidad en cambio el peso final fue de 0,59;0,41;0,53;0,46;0,41;0,39; 0,36 kg esta diferencia es debido a que se tenía volúmenes y densidades diferentes  La presión absoluta fue de 25,58;36,58;41,58;42,58;46,58; 56,58; 67,58 psi esta aumentaba ya que la presión manométrica también aumentaba en el tiempo.  Los títulos de vapor fueron 0,30;0,34;0,32;0,33;0,34;0,35;0,37 estos valores se aproximan a 0 por lo que el agua quedara en el fondo de la probeta y por eso se dará el aumento en el volumen de las repeticiones. 8.2 Recomendaciones: 

Tratar de colocar el termómetro lejos de las paredes del recipiente para tener las lecturas correctas de las temperaturas.

9. Aplicaciones: El uso de calderas se da debido a la producción de calor de las mismas, la industria de alimentos es la que utiliza estos dispositivos ya que se lograra la cocción y purificación de los productos. La industria de bebidas alcohólicas la utilizan para acelerar el proceso de fermentación. 10. Referencias Bibliográficas: 10.1 Citas:   

1,3-Brito, H. (2000). Texto Básico de Operaciones Unitarias. Riobamba: Espoch. 2- Ibarz, A. (2010). Operaciones unitarias en la ingeniería de alimentos. Barcelona: Reverte 4- Coulson, J. (2011). Operaciones básicas en ingeniería química. Bogotá: Panamericana S.A. 10.2 Bibliografía:  Brito, H. (2000). Texto Básico de Operaciones Unitarias. Riobamba: Espoch.  Coulson, J. (2011). Operaciones básicas en ingeniería química. Bogotá: Panamericana S.A.  Ibarz, A. (2010). Operaciones unitarias en la ingeniería de alimentos. Barcelona: Reverte. 10.2 Internet: 

Rulli,L.(2009). Titulo de Vapor. Disponible en: es.scibd.com/doc/55446623/Titulo-de-vapor

Aplicaciones: 11. Cuestionario: 12. Anexos: 12.1 Diagrama del Equipo Utilizado.

Resumen El laboratorio se basó en conocer que era el título de vapor lo cual se hizo generando dicho vapor en la caldera, primero se colocó el gas en la caldera ya que este será el combustible para que la caldera funcione, una vez colocado el gas se esperó que la presión manométrica llegue a 15 psi después en la probeta de 1000 ml se colocó 250ml de agua, una vez que la caldera llega a la presión indicada se abrió la llave de la caldera y se colocó el vapor en la probeta y se mide el volumen nuevo que haya alcanzado la probeta, se midió la temperatura inicial y final para determinar las densidades que nos ayudaran a determinar las masas de las muestras. DESCRITORES //TITULO DE VAPOR//CALDERA//GAS//COMBUSTIBLE//VOLUMEN//TEMPERATURA//