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• Belka Rodriguez Ledezma

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA

” Proceso de la transformación de la cáscara de yuca en componentes inorgánicos solubles e insolubles” ESTUDIANTES

: ARCE ARNEZ MAURICIO CARDOZO CÁCERES JOAQUÍN SAÚL COLQUE MONTAÑO ELOY RODRÍGUEZ LEDEZMA BELKA RUTH SANTACRUZ VILLEGAS ADRIANA TORRICO ORELLANA DARO

DOCENTE

: Dr. AGUILAR WILSON

MATERIA

: LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS II

FECHA

: 22/JULIO/2020 COCHABAMBA-BOLIVIA

1. OBTENCIÓN DE SILICIO A PARTIR DE CASCARA DE CHOCLO 1.1.

RESUMEN.

Las operaciones unitarias son la base de la industria química y de transformación de materiales, puede definirse como un área del proceso o un equipo donde se incorporan materiales, insumos o materias primas y ocurre una función determinada que son actividades básicas que forman parte del proceso. Dada su importancia y su utilidad en la industria, el presente trabajo tuvo como fin llevar a la práctica experimental las diversas operaciones estudiadas. La práctica se enfocará en la transformación de un desecho como ser la cáscara de yuca en insumos para la industria de fertilizantes y material puzolanico. 1.2.

INTRODUCCIÓN

1.2.1. Introducción. Hoy en día el uso de operaciones unitarias es muy experimentado, en cualquier tipo de producción a nivel industrial, es por esta razón que, un Ingeniero Químico debe estar preparado y muy bien capacitado para trabajar adecuadamente. Además debe de construir e innovar constantemente los sistemas de producción en las diferentes áreas industriales. Un proceso químico es un conjunto de operaciones químicas y/o físicas ordenadas a la transformación de unas materias iniciales en productos finales diferentes. Un producto es diferente de otro cuando tenga distinta composición, esté en un estado distinto o hayan cambiado sus condiciones. Las operaciones unitarias son las acciones necesarias de transporte, adecuación y/o transformación de las materias implicadas en un proceso químico. 2. Objetivos 2.2.1. Objetivo general. Aplicar los conocimientos de las operaciones unitarias para estudiar la transformación de la cascara de yuca en componentes inorgánicos solubles e insolubles. 2.2.2. Objetivos específicos. 1. Conocer las variables que determinan las distintas operaciones unitarias. 2. Evaluar mediante cálculos los rendimientos en cada operación unitaria o etapas críticas.

3. Comprender y aplicar correctamente los principios teóricos en cada operación unitaria y en todo el proceso. 3. MÉTODO Y MATERIALES UTILIZADOS Para el procedimiento se usó la metería prima de: 

Cascara de yuca

Para el método de secado se usó: 

Balanza analítica



Bandeja



Horno



Guantes

Para el método de molienda: 

Moledora



Balanza

Para el método de tamizado: 

3 Tamices (315 [ μm ] ,250 [ μm ] y 180 [μm])

Para el método de calcinación: 

Crisol



Mufla a 800°C

Para el método de evaporación: 

Matraz de 250ml



Probeta



Vidrio de reloj



Espátula



Pizeta



Vaso precipitado



Horno



Agitador



Embudo destilador



Papel filtro

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 

Se lavó las cascaras de yuca, se peso, y se llevo a un horno para su respectivo secado.



El horno trabajo a una temperatura constante de 120°C.



Una vez dentro, se cronometro 15 min, se saco la charola del horno y se peso la masa de yuca.



Se realizo este procedimiento de cronometrar 15 min y pesar hasta que no hubo mas variacion en el peso.



Las cascaras secas se molió con una moledora.



La masa molida se tamizo con una configuración de tamices en cascada. Se utilizaron 3 diferentes luces de malla y una base.



Las masas retenidas en cada tamiz se colocaron en bolsas previamente pesadas.



Se pesaron las masas de ceniza.



Para el calcinado, solo se utilizo la masa de la malla 315 [µm].



El calcinado se llevo a cabo en una mufla a 800°C durante 6 horas.



Las cenizas obtenidas se pesaron.



Para la disolución de las cenizas obtenidas, solo se uso una fracción de esta. Se diluyo esta con 68,5 [ml] en un matraz Erlenmeyer.



La mezcla se agito durante una hora para asegurar que las cenizas se disolvieran todo lo posible.



Finalizada la agitación, se filtro la solución.



El solido que quedo en el papel filtro se peso en un crisol tarado.



Dicho solido y junto con la solución residual se llevaron al horno donde termino de secarse. Las condiciones fueron a una temperatura de 120°C y un total de 12 horas.



Se finalizo pesando ambas solidos obtenidos y se determino sus respectivas composiciones.

4. CÁLCULOS

4.1. SECADO m bandeja=2015 [g ] TABLA 1 Numero de masas pesadas cada intervalo de tiempo de 15 o 20 min. Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

M bandeja + cascara [gr] 2175 2175 2165 2135 2120 2111 2106 2104 2104 2103 2103 2103 2102 2102 2102 2101 2101 2101 2101 2101 2101 2101

Graficando los datos obtenidos:

M cascara [gr] 160 160 150 120 105 96 91 89 89 88 88 88 87 87 87 86 86 86 86 86 86 86

t secado [min] 0 15 30 45 65 85 105 125 145 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 315

4.1.1.

HUMEDAD LIBRE DEL SOLIDO

Masa total de cascara de yuca:

m Cascaratotal =2175−2015=160 [ gr ] m cascara seca=86[gr ]

(

X=

M h2o M yuca humeda

( 7486 )∗100

)

X=

∗ 100

X =86.04 %

Tabla 2. Análisis granulométrico curvas diferenciales y acumuladas Luz de tamiz 0,315 0,25 0,18 0,105

Rechazo

%Rechazo

19,73 10,2706923 8,47 4,40916189 29,08 15,137949 134,82 70,1821968 192,1

%Rechazo acumulado 10,27069235 14,67985424 29,81780323 100

%Cernido acumulado 89,72930765 85,32014576 70,18219677 0

Graficando los datos obtenidos:

Curvas diferenciales y acumuladas 120

Porcentaje en peso

100 80 60 40 20 0 0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Luz de Tamiz [mm] %Rechazo

4.2. MOLIENDA mCascara seca=192.5 [ gr ]

%Rechazo acum

%Cernido acum

0.35

Nota. - Tuvimos pérdida de masa de cascara de yuca seca en una cantidad de 0,4 [gr] en el proceso de molienda. m molida=192.1[ gr ] 4.3. TAMIZADO El cálculo mostrado a continuación se realizó a cada rechazo que se recogió de cada tamiz: m Cascara+Bolsa =138.45[gr ] m bolsa=3.63 [gr ] m Cascara de yuca +Bolsa−m bolsa=138.45−3.63 m Cascara de yuca =134.82[gr ] En un inicio, la masa de cascara de yuca antes de tamizar es: 192.5 [gr ] Masa de las bolsas vacías: m 315 μm m250 μm m 180 μm m base

3.63 3.68 3.61 3.58

g g g g

La masa de yuca retenida en las diferentes mallas usadas: Masa bolsas + cascara de yuca

m 315 μ m250 μ m 180 μ m base 4.4. CALCINADO Inicio: m polvocascara de yuca

27.06 g

Final: m polvocascara dechoclo

1.70 g

138.45 g 32.76 g 12.08 g 23.31 g

Calculando la cantidad de materia organica:

27,06−1,70=25,36 [ g] Ahora se saco el porcentaje que conforman tanto la materia organica como inorgánica respecto de la cascara de yuca: 25,36 ×100=93,71 % masa organica 27,06 1,70 ×100=6,29 % ceniza 27,06

Porcentaje de masa M. Ceniza; 6.29; 6%

M.Organica M. Ceniza

M.Organic a; 93.71; 94%

4.5. DETERMINACIÓN DE SOLIDOS SOLUBLES/INSOLUBLES

Como se utilizó 1.37g de ceniza para calcular el porcentaje de masa insoluble y soluble, tenemos: 1,70−1,37=0,33 [ g ] de perdida La masa de ceniza se mezcló con 68,5ml de agua y se agito 1 hora. Para luego realizar la filtración donde se obtuvo: minsoluble =0,12 [ g ] msoluble =1,23 [ g ] Se realizó la suma de ambas masas y se notó una perdida: 1,23+0,12=1,37 [ g ] 1,37−1,35=0,02 [ g ] de perdida Se calculó el porcentaje de ambas compuesto con respecto a la ceniza:

1,23 ×100=89,78 % masa soluble 1,37 0,12 ×100=8,76 % masainsoluble 1,37

porcentaje en masa

9% 1%

M.soluble M.insoluble M.perdida

90%

4.6. RESULTADOS

SOLIDO INSOLUBLE: componente SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TOTAL

%en Peso 69,46 12,91 1,77 9,79 6,07 100

SOLIDO SOLUBLE componente SO3 K2O Na2O TOTAL

%en Peso 23,24 76,20 0,56 100

5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 

En el proceso de secado se tuvo un problema con la toma de datos en el cual algunos se repetían, por lo que los datos repetidos los eliminamos y tomamos los datos con más coherencia ya que la masa de cascara de yuca no podría subir en este proceso por el mismo echo que se elimina agua de la cascar



La eliminación de humedad de la cascara de yuca fue del 86.04% siendo un porcentaje apreciable para una m 1=160 g a una masa final de m22=86 g de solo cascara.



Al terminar la molienda con el molino y retirar la cascara molida, nos percatamos que algunos residuos molidos se quedaron en las pequeñas aberturas que tenía el equipo, ocasionando pérdidas de masa. Donde la masa inicial de la materia seca era de 192.5 g reduciéndose, así como materia prima molida a 192.1 g.



Al introducir la masa del cernido de la base que era 27.06 g el cual fue calcinado eliminado toda materia orgánica durante 6 horas y este se redujo a 1.7 g.

6. CONCLUSIONES 

Al finalizar la practica virtual se concluyó que muchos solidos presentan una cantidad considerable de agua en su estructura y que el tiempo de secado es una operación unitaria lenta.



La operación molienda es una de las operaciones unitarias que aprovecha muy poco la totalidad de la energía mecánica para realizar la molienda.

7. OPTIMIZACION 

Si se desea aumentar el rendimiento de un secador, así el incremento de capacidad de secado y de su eficiencia. Se puede aumentar la temperatura del

aire de secado o aumentar el del aire, teniendo en cuenta el deterioro de materia prima. 

Una forma de optimizar la molienda es que la alimentación sea los más fina posible, incrementar la velocidad de rotacion de la moledora o podría aumentar las etapas de molienda.



Ademas de recircular lo que no se puede tamizar a la molienda, se puede disolver en caliente las cenizas, a mayor temperatura la solubilidad de algunas sustancias aumenta.



Con el proposito de optimizar el rendimiento, es aconsejable realizar una produccion organica, realizar la transformacion mediante tecnica sencillas, economico y con una facil aplicacion. 8. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS