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TRANSFERENCIA DE MASA Fase 3 - Aplicación de la transferencia de masa - Equilibrio gas-líquido

Presentado por Hernán Alejandro Tamayo Navas Código: 1.143.846.925 Yennifer Amaya Botero Código: 1.116.249.063 Juliana Andrea Zamudio Flórez Código: 52.906.488

Grupo: 211612_9

Presentado a: Eduart Andrés Gutiérrez

Universidad Nacional Abierta y a Distancia “UNAD” Ciencias Básicas tecnologías e ingenierías Ingeniería De Alimentos NOVIEMBRE 2020 Tabla de contenido 1

INTRODUCCIÓN..................................................................................................................3 OBJETIVOS...........................................................................................................................4 DESARROLLO DE ACTIVIDADES....................................................................................5 SIMULACIÓN DESTILACIÓN..........................................................................................25 ANÁLISIS DE RESULTADOS...........................................................................................39 REFERENCIAS....................................................................................................................42 ANEXO.................................................................................................................................45

2

INTRODUCCIÓN La transferencia de masa es una de las operaciones unitarias más importantes en la industria de alimentos. Mediante operaciones de transformación de alimentos como la destilación podemos obtener productos con características específicas que cumpla con las condiciones establecidas en ficha técnica y que pueda satisfacer la necesidad de la industria fabricante y del cliente. Como futuros ingenieros de alimentos debemos comprender la aplicación de estos procesos, es por esto que mediante la ejecución de ejercicios y la simulación por medio de la plataforma virtual plant, plantearemos solución a las problemáticas establecidas para aplicar los conocimientos adquiridos en la asignatura de transferencia de masa.

3

OBJETIVOS  Aplicar de manera correcta y precisa ejercicios de transferencia de masa, de esta manera comprender los fundamentos de separación líquido – gas.  Mediante práctica en simulador virtual plant comprender conceptos de procesos de separación, en este caso destilación para obtención de etanol de mayor concentración.

4

DESARROLLO DE ACTIVIDADES

Los integrantes del grupo se asignan los roles y realizan la entrega oportuna de aportes mediante una participación dinámica y significativa, en el foro de la Fase 3- Aplicación de la transferencia de masa - Equilibrio gas-líquido, que se encuentra en el Entorno de Aprendizaje. Para el desarrollo de esta fase es necesario que revise Unidad Contenidos y referentes bibliográficos en este entorno, lea cuidadosamente las referencias que se listaran a continuación y posteriormente resuelva los problemas para la fase Problema 1

Una mezcla equimolar de heptano – octano entra como alimentación a una columna de destilación que trabaja a la presión atmosférica normal. Se desea obtener un producto destilado que contenga 98 % en mol de heptano y un producto de fondo que contenga sólo 5 % en mol de heptano. La alimentación entra a la columna a su temperatura normal de ebullición. La columna tiene un condensador total y trabaja con un reflujo R de 3. Determine el número de etapas ideales y el plato de alimentación. Datos de equilibrio:

5

Datos a tener en cuenta:

A=Alimento D=Destilado R=Residuo F=Reflujo

Se asume base de cálculo: A=100 Kmol /h A=D+ R 100= D+ R D=100−F 100 ( 0,5 )=0,98 D−0,05 R

Realizando las operaciones: 6

50=0,98 (100−R ) +0,05 R D=48,4 Kmol/h R=51,6 Kmol /h

Gráfica de equilibrio

x 0 0,039 0,097 0,156 0,22 0,284 0,352 0,421 0,495 0,569 0,647 0,733 0,824 0,922 1

y 0 0,078 0,184 0,282 0,375 0,45 0,541 0,613 0,681 0,743 0,801 0,862 0,912 0,963 1

7

Datos de equilibrio heptano-octano 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Donde X A =0,5 X D =0,98 X R=0,05

8

Para la línea de enriquecimiento

y=

X D 0,98 = =0,245 R+1 3+1

Se traza línea de agotamiento

q=1 para líquido saturado

9

La grafica de los platos teóricos:

Numero De etapasideales=13 Plato de alimentación=6

Problema 2. Se van a enfriar; a 27 ºC, 5 m3/s de un gas pobre, 65% N2, 35% CO, inicialmente seco a 1 atm a 315ºC, mediante contacto a contracorriente con agua que entra a 18ºC. Se va a utilizar una torre empacada con anillos de Raschig de cerámica de 50 mm, con 𝐿2′/𝐺2′= 2.0. Especificar el diámetro de una torre adecuada para este propósito y la altura empacada. Datos:

T L 2=18° C T G 2=27 ° C T G 1=315 ° C 10

P=760 mmHg Y 1 '=0

Calculo extremos de la torre:

Peso molecular

(

M B =0,65 28,014

Kg Kg +0,35 28,01 mol N 2 mol CO

(

)

M B =28,013

)

Kg mol

Densidad ρ

ρG 1 =

G 1=¿

P MB ¿ RT

101,325 Pa ( 28,013 Kg/mol ) Pa 8314 m3 Kmol . K (588,15 K ) ρG 1 =0,580093

Kg m3

G 1=Q G∗ρG 1=5

Kg s

Para T G 2=27 ° C , Y s '=0,02269

Cálculos iniciales

11

Gas=65 % N 2 ,35 % CO A=CO+ N 2 B=Vapor H 2 O Anillos Rashing=50 mm L2 ' =2 G2 ' G 1=5

m3 s

Y 1 '=0 T G 1=315 ° C M A =18,02 Kg/mol M B =28 Kg/mol

ρG 1 =

( 101,325 KPa ) ( 28 Kg /mol ) KPa .m3 ( 315+273.15 ) K 8.314 Kmol . K

ρG 1 =0,580098

Kg m3

Por lo tanto: Gas entrante=5 ( 0,580098 )=2,900491

Kg s

T L 2=18° C ρ L2=1000

Kg m3

12

Kg m. s

μ L2=1,056∗10−3 T G 2=27 ° C Y '2=0,022

Flujo gas saliente=2,900491 ( 1+Y '2 ) =2,900491 ( 1+0,022 ) ¿ 2,964302 Kg /s M pro=

1+Y '2

(

' 2

Y 1 + MB MA ρ

G 2=¿

=

)(

1,022 =27,670118 Kg/Kmol 1 0,022 + 28 18,02

)

Pt . M pr ( 101,325 ) ( 27,670118 ) Kg = =1,1339 3 ¿ R .T G2 ( 8,314 ) ( 27+273,15 ) m

1 ρG 12 L' 1,123597 2 = =2 =0,0674 G' ρ L− ρG 1000−1,123597

(

) (

)

G' INUND .C f . μ L . f . J 2

0,1

ρG ( ρ L −ρG ) gC

=0,28

C f =65 J=1 G c =1 G ' INUND=3,097421

Kg m2 . s

G ' OP=0,9∗G ' INUND =2,787679 G' OP . C f . μ L . f . J 2

0,1

ρG ( ρL −ρG ) gC

Kg m2 . s

=0,16

∆P N =1200 2 Z m

13

G ' 2=2,787679

Kg m2 . s

Sección transversal de la torre

ATRANS =

flujo de gas saliente 2,964302 Kg/s = =1,063358 m2 G' 2 Kg 2,787679 2 m .s ATRANS =1,063358 m 2 A TRANS 12 D= 4. =1,16357 m π

(

)

A REAL=1,1 m

Problema 3. Se concentra leche en un evaporador piloto de un efecto de circulación natural. Al alcanzarse las condiciones estacionarias, el líquido se alimenta a una velocidad de 0.1 Kg/s. El extracto seco total de la leche de alimentación son el 12.5 % y se concentrará hasta un 35 % de sólidos. Los calores específicos de la leche fresca y concentrada son, respectivamente, 3.8 y 3.1 KJ /kg ºC. La presión del vapor de caldera usado para la calefacción es de 232 KPa (aprox. 110.5 psig, presión externa de 1 atm). La temperatura de la leche a la entrada es de 60ºC. La temperatura de ebullición dentro del equipo es 40.5ºC. El coeficiente total de transferencia de calor puede asumirse como de 900 W/ m 2 K. Asuma una elevación del punto de ebullición despreciable. Calcular la rata másica de producto concentrado, necesidades de vapor, economía de vapor y área de transferencia de calor.

14

Figura 3. Esquema evaporador de simple efecto Datos: Caudal masico de alimentación, (m˙ f ¿ :0,1 Kg/s Concentración del alimento (xf):0,125 Concentración del producto (xp):0,35 Presión del vapor: 232 Kpa Temperatura de alimentación (Tf): 60°C Temperatura de ebullición T1 en el evaporador:40,5°C Coeficiente global de transferencia de calor (U): 900 W/m2K Calor especifico del alimento diluido (Cpf):3,8 KJ/Kg °C Calor especifico del producto concentrado (Cpp):3,1 KJ/Kg °C

Planteando los balances en el sistema se tiene:

15

Balance global de materia (Ec.18):

m˙ f =m˙ V + m˙ p

Balance fracción solidos (Ec.19):

m˙ f x f =m˙ p x p

Balance de entalpia sistema evaporativo (Ec.20):

m˙ f H f + m ˙ s H vs= m ˙ V H v 1 + m˙ p H p 1 + m˙ s H cs

De los balances, de la Ec.19 se tiene:

(0,1 Kgs )(0,125)=m˙ (0,35) p

m˙ p=0,036

Kg s

Conociendo ya m˙ p y m˙ f , se calcula m˙ v usando la Ec.18:

m˙ V =m ˙ f−m ˙p 16

m˙ V =0,1−0,036=0,064 m˙ V =0,064

Kg s

Kg s

El caudal másico del valor es de 0,064 Kg/s

Para realizar el balance de entalpia definido en la Ec.20, son necesarios los valore de Hf y Hp1, los cuales se calculan usando la Ec.21 y Ec.22:

H f =C pf ( T f −0 ° C ) Ec .21

H p 1=C pp ( T 1−0 ° C ) Ec .22

Reemplazando los datos se tiene:

H f =3,8

KJ KJ ( 60 ° C−0 ° C )=228 Kg ° C Kg

H p 1=3,1

KJ KJ ( 40,5° C−0 ° C )=125,55 Kg ° C Kg

De la tabla de vapor tabla A.4.2 (ver Anexo A.2), se tienen los siguientes datos:

17

Temperatura del vapor a 232 KPa: 125°C. Entalpia de Vapor saturado, Hvs (a Ts=125°C):2713,5 KJ/Kg Entalpia de líquido saturado, Hcs (a Ts=125°C): 524,99 KJ/Kg Entalpia de vapor saturado, Hv1 (a T1=40,5°C): 2575,19 KJ/Kg Al reemplazar, los valores en la Ec.20, se tiene:

(0,1 Kg/s) ¿ +(0,036 Kg/s) ¿

¿

m˙ s ¿

m˙ s ¿

m˙ s =0,0669

Kg s

Para calcular la economía del vapor se utiliza la Ec.23:

Economia del vapor :

m˙ v Ec .23 m ˙s

18

Economia del vapor :

0,064 Kg agua evaporada =0,957 0,0669 Kg vapor

Para calcular el área de transmisión de calor, se utiliza la Ec.24:

q=UA ( T s−T 1 )=m˙ s H vs −m˙ s H cs Ec .24

(

A 900

(

W Kg KJ J ( 125 ° C−40,5 ° C )= 0,0669 ( 2713,5−524,99 ) 1000 2 s Kg KJ m °C

A 76050

(

)

J J = 146411,319 2 s m s

)(

)

(

)

)

A=1,9252m 2

Problema 4. Una corriente de aire con una humedad absoluta de 0,021 kg de agua/kg de aire seco se desea secar hasta una humedad de 0,003 kg de agua/kg de aire seco, con el fin de utilizarla en un proceso de secado de semillas. Para realizar esta deshumidificación, se utiliza una torre de absorción rellena de anillos Raschig de 2 pulgadas, siendo el líquido absorbente una solución de sosa cáustica al 50% en peso. Si el caudal de disolución absorbente que se utiliza es un 25% superior a la mínima, calcular la altura que debería tener la torre para realizar esta operación, sabiendo que la altura de una unidad de transferencia es de 60 cm. Para este sistema, los datos de equilibrio se dan en la siguiente tabla:

19

Tabla 2. Datos equilibrio

20

21

Pesos moleculares: Agua: (18 Kg/Kmol) aire seco: (29 Kg/Kmol) NaOH: (40 Kg/Kmol)

Lo primero que se debe de hacer es calcular las razones molares en la fase gaseosa, paralas secciones de entrada y de salida: Y 1=0,021

Kg agua 1 Kmol agua Kgaire seco 18 Kg agua

(

Y 2=0,003

Kgaire seco Kmol agua =0,0338 )( 129Kmol aire seco ) Kmol aire seco

Kg agua 1 Kmol agua Kg aire seco 18 Kg agua

(

Kg aire seco =4,83 x 10 )( 129Kmol aire seco )

−3

Kmol agua Kmol aire seco

Como los datos en la tabla 2, para y están en (104), entonces de loa nterior se tiene que: Y 1=338

Kmol agua Kmol aire seco

Y 2=4 8,3

Kmol agua Kmol aire seco

Para la corriente líquida a la entrada de la columna, la razón molar es: X2=

50 Kg agua 1 Kmol agua 50 Kg NaOH 18 Kg agua

(

Kg NaOH Kmol agua =2,22 )( 140Kmol NaOH ) Kmol NaOH

El valor de (L’/G’)min, se obtiene de la pendiente de la recta que une el punto de la cabeza de la columna (X2, Y2), con el punto de la curva de equilibrio (Y 1, X1e) donde Y1=338, sin embargo, esta recta cortaría la curva d equilibrio por lo que será imposible realizar la

22

operación. En este caso desde el punto de la cabeza (X 2, Y2), se traza la tangente a la curva de equilibrio. Siendo la pendiente de la recta tangente el valor de (L’/G’)min.

Gráfico 2. Curva de equilibrio, calculo para X1e

Gráficamente (Ver gráfico 2), para la recta tangente se obtienen los siguientes puntos: (X1e,Y1) (10,3 , 338) L' G'

( )

min

=

(X2,Y2) (2,22 , 48,3)

Y 1 −Y 2 338−48,3 Kmol NaOH = =35,854 X 1 e− X 2 10,3−2,22 Kmol a . s L' G'

( )

min

=35,854

Kmol NaOH Kmol a . s

23

Como se trabaja con un caudal de disolución absorbente 25% superior al mínimo, la relación de trabajo seria:

L' L' =1,25 G' G'

( )

(

=1,25 35,854

min

Kmol NaOH Kmol NaOH =44,8175 Kmol a. s Kmol a. s

)

L' Kmol NaOH =44,8175 ' Kmola . s G

La razon molara para la corriente líquida que abandona la columna se obtiene del balance globla Ec.25:

G ' ( Y 1−Y 2 )=L' (X ¿ ¿ 1−X 2 )Ec .25 ¿ Al organizar la Ec.25, se obtiene la forma de una pendiente:

L' Y 1−Y 2 = G ' X 1− X 2

44,8175=

338−48,3 X 1−2,22

Despejando a X1:

X1=

338−48,3 Kmol NaOH +2,22=8,68 44,8175 Kmol a . s X 1 =8,68

Kmol NaOH Kmol a . s

El número de unidades de transferencia (NUT) se obtiene al trazar escalones entre la recta de operación (1) y la curva de equilibrio (Curva azul). De acuerdo con esto usando los 24

siguientes puntos, y graficándolos con la curva de equilibrio, posicionando los escalones se obtiene el gráfico 3. (X1,Y1) (8,68 , 338)

(X2,Y2) (2,22 , 48,3)

Gráfico 3. Calculo para el número de unidades de transferencia (NUT)

En el gráfico 3 se obtuvo que NUT: 4,7, ahora para determinar la altura de la columna se calcula el valor de la unidad de transferencia (60cm), por el número de ellas, de modo que:

Z=( h ) ( NUT ) =( 60 cm )( 4,7 )=282 cm

La altura de la columna para realizar esta operación es de Z= 282 cm. 25

SIMULACIÓN DESTILACIÓN Resumen

El vino ya fermentado y filtrado es conducido a un tanque de almacenamiento, de donde se conduce a un precalentador y se alimenta a la columna de destilación. El alimento con flujo F, ingresa con una concentración de alcohol de: 12, 20 o 27 por ciento V/V, en tanto que el destilado que se obtiene, muestra una concentración menor o igual que la concentración presente en el Brandy (un aguardiente obtenido a través de la destilación del vino, casi siempre con un 40-60 por ciento de volumen en etanol). Este licor se obtiene en la cima de la torre de destilación después de una condensación total.

Objetivo General

⮚ Estudiar el comportamiento dinámico de una columna de platos de destilación continua.

Objetivos Específicos

26

⮚ Evaluar el efecto del caudal de alimentación sobre las corrientes de salida (cima y fondos).

⮚ Evaluar el comportamiento del caudal de los fondos ante variaciones en el caudal de alimentación y la composición del destilado.

⮚ Estimar las temperaturas y las composiciones del destilado, para cada composición y flujo del alimento.

Procedimiento

El usuario seleccionará el flujo de destilado a obtener, el flujo del alimento y la composición del alimento a la torre. Con estos datos el usuario tendrá que tomar nota de los correspondientes flujos de fondo y temperaturas de cima, para cada combinación de valores en las variables de entrada. Por último, se debe registrar los datos de composición en el destilado obtenido.

Variables de entrada



Caudal de alimentación a la columna (vino blanco).



Concentración de alcohol en el alimento (porcentaje volumen/volumen de alcohol en el vino blanco).

27



Caudal de destilado (flujo de Brandy a obtener en la cima de la torre)

Variables de salida

⮚ Caudal de agua con trazas de alcohol en el fondo de la torre

⮚ Temperatura del destilado

⮚ Concentración del destilado en la cima de la torre

28

TABLA DE RESULTADOS

Tabla de resultados 1: Variación del flujo de fondo, concentración y temperatura del destilado para diferentes flujos másicos de alimentación (vino) manteniendo fijos la concentración de vino y flujo másico de destilado.

Flujo de vino (kg/hr) 400 375 350

Entrada Concentración

Flujo

del vino

destilado

(%v/v) 13 13 13

(kg/hr) 200 200 200

de

Flujo de fondo (kg/hr) 211,818 185,341 158,865

Salida Concentración

Temperatura

del destilado

de destilado

(v/v) 23,906 22,493 21,069

(°C) 47,512 46,032 44,545 29

325 300

13 13

200 200

132,389 105,909

19,636 18,191

43,076 41,648

Tabla de resultados 2: Variación del flujo de fondo, concentración y temperatura del destilado para diferentes concentraciones de la alimentación (vino) manteniendo fijos el flujo másico de la alimentación y flujo másico de destilado.

Flujo de vino (kg/hr) 400 400 400

Entrada Concentración

Flujo de

del vino

destilado

(%v/v) 12,5 21 29

(kg/hr) 200 200 200

Flujo de fondo (kg/hr) 211,818 208,324 205,270

Salida Concentración

Temperatura

del destilado

de destilado

(v/v) 23,906 38,572 51,116

(°C) 47,512 61,240 68,609

Tabla de resultados 3: Variación del flujo de fondo, concentración y temperatura del destilado para diferentes flujos másicos del destilado (Alcohol) manteniendo fijos el flujo másico y concentración de la alimentación (vino).

Entrada Flujo de

Concentración

vino (kg/hr)

del vino (%v/v)

400 400 400 400

12,5 12,5 12,5 12,5

Flujo de

Flujo de

Salida Concentración

Temperatura

destilado

fondo

del destilado

de destilado

(kg/hr) 211,818 222,409 233,000 238,298

(v/v) 23,906 25,088 26,394 27,098

(°C) 47,512 48,756 50,114 50,841

(kg/hr) 200 190 180 175

30

Gráfico 1: Variaciones en el flujo de fondo por modificaciones en el flujo másico de alimentación (vino), cuando se mantienen constantes la concentración de la alimentación y el flujo másico de destilado.

Flujo de fondo VS flujo másico de vino

22 5 20 5 18 5 16 5 14 5 12 5

30 0

32 5

35 0

37 5

Flujo Másico de alimentación (Vino) Kg/h

40 0

10 5

31

Gráfico 2: Variaciones en la concentración v/v de alcohol en el destilado por

[ ] del destilado % (v/v)

modificaciones en el flujo másico de alimentación (vino), cuando se mantienen constantes la concentración de la alimentación (vino) y el flujo másico de destilado.

Concentración del destilado VS flujo másico de vino

24 23 22 21 20 19 18

30 0

32 5

35 0

37 5

Flujo másico de alimentación (Vino) Kg/h

40 0

32

Gráfico 3: Variaciones en la temperatura del destilado por modificaciones en el flujo másico de alimentación (vino), cuando se mantienen constantes la concentración de la

Temperatura del destilado en °C

alimentación (vino) y el flujo másico de destilado.

48

Temperatura del destilado VS Flujo másico de vino

47 46 45 44 43 42 41 30 0

32 0

34 0

36 0

38 0

Flujo másico de alimentación (Vino) Kg/h

40 0

33

Gráfico 4: Variaciones en el flujo de fondo por modificaciones en la concentración de la alimentación (vino), cuando se mantienen constantes el flujo másico de la alimentación (vino) y el flujo másico de destilado.

Flujo de fondo VS [ ] del vino 213 212 211 210 209 208 207 206 205 204 10,012,014,016,018,020,022,024,026,028,030,0

Concentración del vino en la alimentación % v/v

34

Gráfico 5: Variaciones en la concentración del destilado por modificaciones en la concentración de la alimentación (vino), cuando se mantienen constantes el flujo másico de la alimentación (vino) y el flujo másico de destilado.

55

[ ] del destilado VS [ ] del vino en la alimentación

50 45 40 35 30 25 20 10, 0

12, 5

15, 0

17, 5

20, 0

22, 5

Concentración del vino en la alimentación % v/v

25, 0

27, 5

30, 0

35

Temperatura del destilado °C

Gráfico 6: Variaciones en la temperatura del destilado por modificaciones en la concentración de la alimentación (vino), cuando se mantienen constantes el flujo másico de la alimentación (vino) y el flujo másico de destilado.

Temperatura del destilado VS [ ] del vino

70

65

60

55

50

45 10, 0

12, 5

15, 0

17, 5

20, 0

22, 5

25, 0

Concentración de la alimentación (vino) % v/v

27, 5

30, 0

36

Gráfico 7: Variaciones en el flujo de fondo por modificaciones en el flujo másico del destilado (alcohol), cuando se mantienen constantes el flujo másico y la concentración de la

Flujo de fondo Kg/h

alimentación (vino).

240,00 0

Flujo de fondo VS Flujo de destilado

235,00 0 230,00 0 225,00 0 220,00 0 215,00 0 210,00 0 17 0

17 5

18 0

18 5

19 0

19 5

Flujo másico de destilado Kg/h

20 0

20 5

37

Concentración del destilado % v/v

Gráfico 8: Variaciones en la concentración del destilado por modificaciones en el flujo másico requerido del destilado, cuando se mantienen constantes el flujo másico y la concentración de la alimentación (vino)

Concentración del destilado VS Flujo del destilado 28 27 27 26 26 25 25 24 24

170

175

180

185

190

195

200

205

Flujo másico de destilado Kg/h

38

39

Gráfico 9: Variaciones en la temperatura del destilado por modificaciones en el flujo másico del destilado (alcohol), cuando se mantienen constantes el flujo másico y la

Temperatura del destilado °C

concentración de la alimentación (vino)

Temperatura de destilado VS Flujo de destilado

52 51 51 50 50 49 49 48 48 47

170

175

180

185

190

195

200

205

Flujo másico de destilado Kg/h

40

ANÁLISIS DE RESULTADOS Gráficas 1, 2 y 3.

De acuerdo a los resultados obtenidos de la simulación de destilación y gráfica de resultados, podemos observar que la variación en el flujo de entrada del vino influye significativamente en las variables de salida. El comportamiento del flujo de fondo, concentración y temperatura del producto destilado, es directamente proporcional al flujo de entrada del sistema, pues de acuerdo a los datos obtenidos a medida que disminuye dicha variable, las tres variables de salida del sistema disminuyen parcialmente. Por lo tanto, la cantidad, calidad y concentración del producto destilado obtenido, depende directamente del flujo de entrada de vino que interviene o que ingresa al sistema de destilación. Además, la disminución en la temperatura del producto destilado nos indica que menor será el requerimiento de temperatura para el proceso de destilación a medida que disminuye el flujo de entrada en el proceso.

Gráficas 4, 5 y 6

De acuerdo a los resultados obtenidos de la simulación en el software virtual plant en la práctica de destilación, podemos observar que la concentración del vino en la alimentación influye significativamente en las variables de salida.

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El comportamiento de la concentración y temperatura del producto destilado, es directamente proporcional a la concentración del vino en la alimentación lo que quiere decir que al aumentar la concentración del vino mayor es la concentración del destilado y mayor es la temperatura, mientras que el flujo de fondo es inversamente proporcional, lo que quiere decir que al aumentar la concentración de vino en la alimentación hay una reducción del caudal de flujo de fondo, esto es de esperarse debido a que si la alimentación tiene un porcentaje mayor de alcohol, la fracción de este que se evapora es mayor lo que se traduce en un menor volumen o flujo volumétrico de fondo, de igual forma esto explica el aumento en la concentración del destilado al tener más alcohol en la alimentación, mayor será la concentración del producto final.

Gráficas 7, 8 y 9

De acuerdo a los resultados obtenidos de la simulación en el software virtual plant en la práctica de destilación, podemos observar que al variar la cantidad de flujo de destilado requerido esto influye significativamente en las variables de salida.

El comportamiento de la cantidad de flujo de fondo, concentración y temperatura del producto destilado, es inversamente proporcional al flujo de destilado requerido, en la alimentación, lo que quiere decir que al disminuir la cantidad requerida de destilado cuando se mantienen fijos el caudal y concentración del vino en la alimentación, el flujo de fondo la concentración y temperatura del destilado aumentan.

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Esto es de esperarse debido a que si se disminuye el flujo de destilado y se mantiene el flujo de la alimentación constante lo que deja de salir en el destilado sale como flujo de fondo, por esto esté aumenta con cada disminución del flujo de destilado, de igual forma pasa con la concentración del destilado esta aumenta debido a que si se mantiene fija la concentración en la alimentación y la cantidad de destilado requerido es menor al tener el mismo alcohol en la alimentación pero ahora en un volumen menor de destilado la concentración debe ser mayor.

En cuanto a la temperatura del destilado lo podemos explicar de la siguiente forma; al tener mayor concentración de alcohol en el destilado y menor cantidad de agua porque el flujo de destilado se ha disminuido el destilado saldrá más caliente debido a que la capacidad calorífica del alcohol es menor a la del agua. Una mezcla con más alcohol se calentará más rápido cuando se somete a cantidades de calor similares.

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REFERENCIAS 

Cengel, Yunus A. Transferencia De Calor Y Masa. Tercera Edicion. Mcgraw-Hill, Mexico (2007).



Mccabe, W.; Smith, J. Harriott, P. Operaciones Basicas De Ingenier ´ ´Ia Qu´Imica. Madrid: Mcgrawhill/Interamericana De Espana S. A.(1991).



Treybal, R. Operaciones De Transferencia De Masa.2ª Ed. Mcgraw-Hill, Mexico. (1994).



Welty, J., Wicks, C. Y Wilson, R. Fundamentos De La Transferencia De Momentum, Calor Y Masa. Segunda Edicion. Editorial Limusa S.A. M ´ Exico (2000).



Treybal, E. (2008). Operaciones de transferencia de masa (2ª. E.d.). Capítulo 6. Equipo

para

las

operaciones

gas-líquido

Pág.157-237.

Recuperado

de

https://fenomenosdetransporte.files.wordpress.com/2008/05/operaciones-detransferencia-de-masa-robert-e-treybal.pdf 

Treybal, E. (2008). Operaciones de transferencia de masa (2ª. E.d.). Capítulo 7. Operaciones

de

humidificación

Pág.247-294.

Recuperado

de

https://fenomenosdetransporte.files.wordpress.com/2008/05/operaciones-detransferencia-de-masa-robert-e-treybal.pdf 

Singh, R. P. (2009). Introducción a la ingeniería de los alimentos (2ª. Ed.). Capítulo 8.

Evaporación

Pág.373-494.

Recuperado

de

https://www.academia.edu/19037127/Introduccionalaingenieriadelosalimentos_150 720195315_lva1_app6891?auto=download

45



Ibarz, A., & Barbosa-Cánovas, G. V. (2005). Operaciones unitarias en la ingeniería de alimentos. Capítulo 20. Destilación. Pp 673-721. Recuperado de https://elibronet.bibliotecavirtual.unad.edu.co/es/ereader/unad/35857



Ibarz, A., & Barbosa-Cánovas, G. V. (2005). Operaciones unitarias en la ingeniería de alimentos. Capítulo 21. Absorción. Pp 721-766. Recuperado de https://elibronet.bibliotecavirtual.unad.edu.co/es/ereader/unad/35857 

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ANEXO A. Tabla propiedades del agua saturada (Y. Cengel. Mecánica de Fluidos: Fundamentos y

aplicaciones. 1a ed. Pag.888) A.1. Datos para cálculo de torres empacadas

47

Tabla Características de los empaques aleatorios (E. Treybal. Operaciones de transferencia

de masa. 2ª ed. Pag 620-623)

48

A.2. Datos propiedades del agua. Tabla Propiedad de vapor saturado (P. Singh. Introducción a la ingeniera en alimento. 2ª ed. Pag 515)

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