REPUBLICA DE COLOMBIA

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BOGOTA
UNIVERSIDAD LIBRE
SEDE BOSQUE POPULAR
LABORATORIOS DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA
LABORATORIO DE QUIMICA INDUSTRIAL
DOCENTES:
SONIA TORRES
ALONSO GAITAN
ALVARO MIGUEZ
MIGUEL ARBELAEZ
BOGOTA
II semestre 2008
UNIVERSIDAD LIBRE DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIA
LABORATORIO DE QUIMICA INDUSTRIAL
Practica No ___
Título de la práctica
Grupo Nº ___ Nombres Apellidos. Código
Presentado al Profesor(a):
Fecha de Presentación
El laboratorio de Química INDUSTRIAL se evalúa mediante los siguientes
aspectos:
• Asistencia
• Informe de Laboratorio
El informe de Laboratorio. Es un escrito por grupos, en el cual se muestra el
procedimiento, los resultados de la práctica de laboratorio y se discute y concluye
sobre los mismos. Se entrega a la entrada del siguiente laboratorio. En el informe
se presentan los siguientes aspectos:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Objetivo de la Práctica
Marco Teórico
Procedimiento (en diagramas de flujo)
Material utilizado y reactivos
Tabla de datos
a. Cálculos
b. Respuestas al cuestionario
7. Gráficos. *Dibujos esquemáticos
8. Causas de error
9. a. Conclusiones y Sugerencias
b. Aplicaciones a la profesión
10. Bibliografía
Programación de prácticas de laboratorio de química industrial
Sesiones
1ª
2ª
3ª
4ª 5ª 6ª
PRACTICAS LABORATORIO QUIMICA INDUSTRIAL
Grupos
I a. Preparación de materias primas
sólidas
Ia Ib
II
a
III
IV
I b. Reducción de tamaño (Tamizado)
II a. Fermentación Destilación
II b. Bidestilación
II
a
I a I b III
IV
III. Elaboración de jabones
IV. Elaboración de plásticos
1-2-3-4-5
6-7-8-9-10
II
b
II
b
LABORATORIO DE QUÍMICA INDUSTRIAL
PREPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS SÓLIDAS
(REDUCCIÓN DE TAMAÑO DE SÓLIDOS)
OBJETIVO
-
-
Familiarizarse con el manejo de equipo de carácter industrial.
Observar y analizar debidamente las diferentes operaciones involucradas en la
reducción de tamaño de sólidos, diferenciándolos por medio de las características del
resultado final.
Realizar el análisis granulométrico de una muestra, indicando las variables que influyen
en el resultado.
Utilizar la materia prima procesada en una aplicación práctica (abono orgánico)
MARCO TEÓRICO
La materia prima es una de las partes importantes en todo proceso de transformación, porque
de un buen conocimiento de sus características dependerá en gran medida las operaciones
iniciales o tratamientos pertinentes que se deban hacer para su posterior transformación, por
eso es fundamental tener un conocimiento completo de las condiciones en que se encuentran
antes de su almacenamiento y utilización, se debe disponer de características como: estado,
concentración de las diferentes sustancias que la integren, posibles efectos que pueden
ocasionar en los productos sustancias secundarias, manejo e influencia de inertes, etc. En esta
práctica se mostrará el tratamiento y operaciones que se realizan sobre un material sólido, sin
que por ello se establezca un tratamiento estándar en el manejo de sólidos, ya que este
depende de las características del sólido y del proceso específico en el que se vaya a utilizar.
MATERIALES Y REACTIVOS
- de 200 a 400 gr aprox. de hueso seco y limpio (previamente tratado).
- Balanza.
- Molino (de los disponibles en el laboratorio y asignado por el docente)
- gafas o lentes protectores, mascarilla y orejeras o tapa oídos (los estudiantes se encargaran
de su consecución)
- Recipiente de recolección y almacenamiento (aportado por los estudiantes).
PROCEDIMIENTO.
Primera Parte:
Los grupos correspondientes recolectarán hueso de diferente tipo (pollo y/o res), los limpiarán
asegurándose que no tengan residuos de carne, nervaduras o sustancia grasa (en este último
caso se presenta especialmente en los huesos de res y para eliminarla se debe hacer un
picado inicial del hueso y colocarlo a hervir, industrialmente se elimina utilizando vapor).
Posteriormente los someterán a secado natural (exposición al sol) o artificial (en un horno o
cerca de una estufa). Esta operación se realizará extra-clase (asegúrese que el hueso este
completamente limpio y seco).
El grupo realizará una visita, anterior a la práctica, al laboratorio para conocer los equipos y
familiarizarse con su manejo y condiciones de seguridad.
Pesar el hueso limpio y seco. Verificar que el molino asignado por el docente este limpio (se
pueden encontrar desechos de operaciones anteriores que pueden contaminar o alterarlos
cálculos), en su defecto realizar la conveniente limpieza. Conectar a la fuente la corriente
eléctrica la línea que corresponde al molino. Colocar el recipiente de recolección en la salida
del molino. Encender el molino e ir agregando progresivamente el hueso, asegurándose que no
haya fugas o pérdida de materia prima. Terminada la molienda, apagar y desconectar el equipo
de la fuente de corriente eléctrica. Pesar el hueso molido. Limpiar el equipo de tal forma que la
materia prima que quede dentro se pueda combinar con la molida. Pesar nuevamente el hueso
obtenido (involucrando el de la limpieza) y guardarlo en el recipiente de almacenamiento para
la siguiente sesión. Limpiar el sitio de trabajo.
Segunda Parte:
MATERIALES Y EQUIPOS (TAMIZADO).
-
Hueso procesado en la sesión anterior
Tamices.
Agitador eléctrico.
Balanza.
Cepillos brochas y bayetilla.
Dos plantas en sus macetas (materas) correspondientes
PROCEDIMIENTO.
Verificar el peso del hueso molido. Pesar los diferentes tamices. Colocar los tamices en orden
ascendente (por tamaño: 0, 75, 150, 250, 425 y 850 micras, 2.0 y 4.75 mm) en el agitador
eléctrico. Tapar el último tamiz y asegurar los tamices al agitador. Conectar la línea del agitador
a la fuente eléctrica. Ajustar el reloj (de 3 a 5 min.) y encender el equipo. Terminada la
agitación apagar y desconectar el equipo. Desmontar los diferentes tamices y pesar cada uno.
Guardar las muestras. Limpiar los tamices y sitio de trabajo.
Tomar las muestras más finas para posteriormente aplicarlas como abono a una de las plantas
que los estudiantes tendrán en sus casas (Es conveniente que el estudiante cultive dos plantas
iguales para comprobar los efectos del abono en una de ellas, teniendo la otra como
referencia). El grupo hará seguimiento al crecimiento de las dos plantas bajo las mismas
condiciones (temperatura, luz y agua).
CALCULOS, TABLAS Y CUESTIONARIO.
1.- Realizar diagrama de flujo de las operaciones llevadas a cabo a través de todo el
laboratorio.
2.- Determinar las eficiencias o rendimientos en la operación de molienda.
3.- Determinar la eficiencia en la operación de tamizado.
4.- Determinar la eficiencia en todo el proceso (si fuese posible desde la adquisición de los
huesos, para ello es necesario pesar el hueso sin hacerle ningún tratamiento)
5.- Tabular los datos en la operación de tamizado (diámetro de tamiz, peso de tamiz vacío y
peso de tamiz con hueso)
6.- Realizar una tabla de resultados que involucre peso retenido en cada tamiz porcentaje de
retenido y porcentaje acumulado de retenido.
7.- Realizar una grafica de diámetro de tamiz vs. Peso retenido con su correspondiente análisis
granulométrico.
8.- Que tipos de equipos hay para la reducción de tamaño? Indique clasificación,
características, tamaño, manejo y usos.
9.- Indique los tipos de tamices industriales con sus correspondientes características.
10.- Indique la composición promedio de el hueso sus usos y/o aplicaciones industriales (aparte
del indicado en la práctica)
BIBLIOGRAFÍA
Austin george, Manual de Procesos Químicos en la Industria, Ed. McGraw Hill, Mexico.
Kent James, Biblioteca Riegel de química industrial, ed. CECSA, Mexico.
McCabe W, Smith J, Harriott P., Operaciones unitarias en ingeniería Química, Ed. McGraw Hill,
España.
Mayer L., Tegeder F., Métodos de la industria química, Ed. Reverté, Bogotá
LABORATORIO DE QUÍMICA INDUSTRIAL
FERMENTACIÓN Y SISTEMAS DE SEPARACIÓN: DESTILACIÓN
OBJETIVO
-
Conocer y profundizar en procesos fermentativos y operaciones de separación.
Familiarizarse con el montaje básico utilizado en la destilación.
Identificar las etapas y variables involucradas, desde la consecución de la materia
prima hasta el producto terminado.
MARCO TEÓRICO
Aún cuando los procesos fermentativos se pueden dar en forma natural (como la
descomposición de los alimentos o materia orgánica expuestos al medio ambiente), la que
realmente tiene interés práctico es la fermentación industrial, que podemos definir como un
proceso realizado por microorganismos y controlado por el hombre que pretende obtener
productos de aplicación práctica. Dichos productos dependen de la materia prima (sustrato),
microorganismo utilizado y de las diferentes variables de proceso (cantidades, temperatura, pH,
medio –aeróbico o anaeróbico-, tiempo, etc.). Los productos obtenidos normalmente son
mezclas homogéneas o heterogéneas, que requieren de una posterior separación. Uno de los
métodos más utilizados es la destilación.
La destilación es un método de separación de mezclas líquidas homogéneas que se
fundamenta en los diferentes puntos de ebullición de las sustancias componentes de la
solución, permitiendo diferentes grados de separación o pureza de los componentes.
MATERIALES Y REACTIVOS
Primera Parte
-
Panela.
Agua.
Levadura.
Recipiente con tapa removible.
PROCEDIMIENTO.
En un litro y medio de agua se le agrega una panela y dos gramos de levadura. Esta solución o
mosto se deja aproximadamente dos semanas para que se de el proceso fermentativo
realizado por la levadura mediante el desdoble de los azucares complejos como la fructosa y la
glucosa convirtiéndolos en bióxido de carbono y alcohol etílico. Es importante realizar un
control de gases, esto es, dejar el recipiente semidestapado durante el proceso de
fermentación.
NOTA: Este proceso lo realizaran los estudiantes del grupo en una de sus casas
Segunda Parte: Destilación
-
Mosto obtenido en el proceso anterior.
Termómetro.
Balón (matráz) de destilación (con tubuladura lateral).
Sistema de calentamiento.
Condensador.
Vaso de precipitados
Probeta.
Alimentación de agua para refrigeración.
-
Mangueras.
2 Soportes universal.
Aro con nuez y dos pinzas con nuez.
Alargadera de destilación.
Recipiente con tapa para guardar destilado (limpio y seco, y suministrado por el grupo)
PROCEDIMIENTO.
Realizar el montaje mostrado en la fig. Nº1. Tomar 300 ml de mosto fermentado e introducirlo
en el balón de tubuladura lateral. Prender el sistema de calentamiento de tal manera que el
calentamiento sea moderado (se pueden utilizar granallas o pepitas de vidrio dentro del matráz
para evitar la ebullición desmesurada) hasta una temperatura que no sobrepase los 85ºC.
Recoger el destilado, o sea el alcohol etílico producido en un vaso de precipitados de 100 ml.
Mantener el volumen del mosto en el balón, agregándole más mosto con sumo cuidado.
Recoger todo el destilado y guardarlo en el recipiente suministrado por el grupo, asegurándose
que este bien tapado, guardar.
Tercera Parte: Rectificación o Bidestilacion
MATERIALES Y REACTIVOS
-
Alcohol etílico obtenido en el proceso anterior.
Termómetro.
Balón (matráz) de destilación (con tubuladura lateral).
Sistema de calentamiento.
Condensador.
Vaso de precipitados
Probeta.
Alimentación de agua para refrigeración.
Mangueras.
2 Soportes universal.
Aro con nuez y dos pinzas con nuez.
Alargadera de destilación.
Recipiente con tapa para guardar destilado (limpio y seco, y suministrado por el grupo).
PROCEDIMIENTO.
Realizar el montaje realizado en la práctica anterior (fig. Nº1). Disolver la primera destilación a
más o menos 300 ml con agua y pasar esta solución al balón con tubuladura lateral. Realizar
destilación como se indico en la sesión anterior hasta agotamiento (Recuerde que se debe
controlar la temperatura hasta 85ºC). Recoger el destilado, alcohol etílico, en un vaso de
precipitados; medir el volumen obtenido para obtener el rendimiento de todo el proceso.
Fig. Nº1: MONTAJE DE EQUIPO DE DESTILACIÓN.
CALCULOS, TABLAS Y CUESTIONARIO.
1.- Realice un diagrama de flujo que involucre todas las partes del proceso anterior
2.- Calcule el rendimiento del proceso anterior.
3.- Describa por lo menos cinco fermentaciones diferentes indicando el sustrato,
microorganismo y condiciones de operación (proceso) de cada uno.
4.- Qué son sustancias miscibles, inmiscibles y parcialmente miscibles.
5.- Clasifique y defina los diferentes tipos de mezclas y posibles formas de separación.
6.- Clasifique y defina los diferentes métodos de destilación.
7.- Describa los diferentes equipos de tipo industrial utilizados para fermentación y destilación,
indicando: capacidad, materiales, equipos de control de variables y condiciones de operación.
BIBLIOGRAFÍA
Austin George, Manual de Procesos Químicos en la Industria, Ed. McGraw Hill, México.
Kent James, Biblioteca Riegel de química industrial, ed. CECSA, México.
McCabe W, Smith J, Harriott P., Operaciones unitarias en ingeniería Química, Ed. McGraw Hill,
España.
Mayer L., Tegeder F., Métodos de la industria química, Ed. Reverté, Bogotá
LABORATORIO DE QUÍMICA INDUSTRIAL
ELABORACIÓN DE JABONES
OBJETIVO
-
-
Partiendo de una reacción sencilla como la saponificación conocer el proceso completo
con las operaciones implicadas desde la obtención de la materia prima hasta el
producto final.
Conocer y manejar variables como concentración, agitación, calentamiento, pH, etc.
Involucradas en este proceso.
Distinguir y manejar operaciones de separación sólido – liquido.
MARCO TEÓRICO
Un jabón es una sustancia sólida, semisólida o líquida cuya función es retirar o separar
sustancias (la mugre) adheridas a materiales de interés general o al mismo cuerpo humano.
Dicha función se cumple debido a que el jabón esta formado por moléculas que tienen dos
partes: una alargada de tipo orgánico que disuelve la materia orgánica, llamada hidrofóbica
debido a que, por su carácter no polar, rechaza el agua (no se disuelve); y la otra de tipo polar
llamada hidrofílica (afín al agua -se disuelve en el agua-). Este doble efecto permite al jabón
disolver tanto sustancia orgánica como inorgánica cumpliendo de esta forma su función de
limpieza que se realiza formando miscelas (especie de pelotitas integradas por moléculas de
jabón) es decir, la parte orgánica (cola) de varias moléculas de jabón se agrupan y se
direccionan hacia el centro reteniendo la sustancia grasa mientras que la parte polar (cabeza)
se direcciona hacia fuera (en contacto con el agua y sustancia inorgánica soluble).
La elaboración de jabones se fundamenta en la saponificación, que es una reacción donde los
reactivos son ácidos grasos y una base fuerte dando como producto un ester.
MATERIALES Y REACTIVOS
-
sistema de calentamiento.
2 vasos de precipitados (de 400 y 100 ml)
Un agitador
Una probeta de 100 ml.
Una espátula
Un cedazo de tela
Cebo o manteca
Solución de hidróxido de sodio al 20%
“
“ alcohol etílico al 40%
“
“ cloruro de sodio al 25%
Texapon
Colorante.
PROCEDIMIENTO.
Cada grupo se encargará de recolectar sebo o sustancia grasa de origen animal (cebo de res o
tocino de cerdo), la picará, fundirá y filtrará en una de sus casas.
Pesar más o menos 25 gr (indicando el peso real, para los cálculos rendimiento) de cebo o
manteca en un vaso de precipitados de 400 ml, derretir con calentamiento moderado, añadir
lentamente aproximadamente 25 ml de solución de NaOH y agitar bien (con calentamiento
continuo y suave). Retirar de la llama y añadir más o menos 50 ml de la solución de alcohol
etílico y continuar agitando. Seguir calentando suavemente con agitación constante durante 50
minutos (si se desea añadir colorante). Cuando la sustancia se torna pastosa y homogénea, se
añade 5 ml de solución de alcohol etílico más un ml de texapon, calentar y agitar. Agregar 30
ml de agua y 50 ml de sal, agitar. Filtrar con un cedazo o una tela rala, agregar unas gotas de
sustancia aromática (si se desea), lavar con agua y moldear el jabón. Dejar secar y pesar.
CALCULOS, TABLAS Y CUESTIONARIO.
1.- Realizar un diagrama de flujo que involucre todas las operaciones realizadas en el proceso
anterior, involucrando las no tenidas en cuenta y que harían parte en un proceso industrial
completo.
2.- Calcular el porcentaje de rendimiento en la elaboración del jabón.
3.- Qué se entiende por saponificación (profundizar).
4.- Represente una reacción general de saponificación
5.- Indique la diferencia o relación entre una reacción de saponificación y una de esterificación.
6.- Qué es tensión superficial?
7.- Qué es un agente de actividad superficial? De ejemplos.
8.- Qué es un shampoo? Y ubique sus componentes.
9.- Cuando se agrega la sal se separa el jabón. Diga por qué?
10.- Cuál es el efecto del cloruro de calcio sobre la espuma? Explique.
11.- Qué son jabones blandos y duros?
12.- Qué es un detergente? Indique la relación o diferencia con un jabón.
BIBLIOGRAFÍA
Ortuño Vian A., Introducción a la Química Industrial, Ed. Reverté, Bogotá.
Weissermel K., Arpe H., Química Orgánica Industrial, Ed. Reverté, Bogotá.
Austin george, Manual de Procesos Químicos en la Industria, Ed. McGraw Hill, México.
Kent James, Biblioteca Riegel de química industrial, ed. CECSA, México.
McCabe W, Smith J, Harriott P., Operaciones unitarias en ingeniería Química, Ed. McGraw Hill,
España.
Mayer L., Tegeder F., Métodos de la industria química, Ed. Reverté, Bogotá
LABORATORIO DE QUÍMICA INDUSTRIAL
ELABORACIÓN DE UN PLASTICO (POLIMERIZACIÓN)
OBJETIVO
Mediante unos procesos sencillos realizados en el laboratorio, percibir la amplia variedad de
aplicaciones que tiene la polimerización
MARCO TEÓRICO
Los polímeros son macromoléculas de origen natural o artificial derivadas del encadenamiento
de moléculas más pequeñas denominadas monómeros. El látex (caucho natural), el algodón,
la lana, la madera y las proteínas son algunos ejemplos de polímeros naturales, mientras que si
observamos a nuestro alrededor, podemos comprobar una amplia variedad de materiales
utilizados por el hombre, y que son obtenidos por diferentes operaciones o procesos cuyo
punto de partida fue la obtención de un polímero artificial (Poliestireno, polietileno,
polipropileno, poliamidas, PVC, PVA, etc.).
Los plásticos son sustancias orgánicas de gran peso molecular (polímero) como ingrediente
principal, siendo sólido a condiciones normales. Las materias primas básicas comunes son
carbón, compuestos petroquímicos, algodón, madera, gas, aire, sal y agua. Las resinas
sintéticas son la principal fuente de plásticos, seguida por los derivados de celulosa. Los
plásticos son adecuados para gran número de aplicaciones, por su fortaleza, resistencia al
agua, excelente resistencia a la corrosión y facilidad de fabricación y maquinado.
MATERIALES Y REACTIVOS
-
Agitador.
Vasos de precipitados de 100 y 400 ml
Probeta de 50 o 100 ml
Espátula
Equipo de calentamiento
Bórax (Na2B4O7 – tetraborato de sodio) al 6%
Alcohol polivinílico
Pegante (colbón)
PROCEDIMIENTO.
PARTE A:
Pesar 10 gr de alcohol polivinílico en un vaso de precipitados de 400 ml.
Añadir 50 ml de agua y adicionar colorante si se desea.
Calentar suavemente con agitación vigorosa y constante hasta alcanzar un estado pastoso.
Sin dejar de agitar, añadir 50 ml de solución de bórax, hasta que la pasta quede elástica.
Lavar con bastante agua y moldear el plástico como se desee.
PARTE B:
Tomar 10 ml aprox. De colbón en un vaso de precipitados de 100 ml.
Agregar 30 ml de solución de bórax y agitar vigorosamente hasta adquirir plastificación
maleable.
Manipular el plástico amasándolo dentro del mismo vaso hasta adquirir una buena
consistencia.
Lavar con agua y moldear como Uds. Deseen.
CALCULOS, TABLAS Y CUESTIONARIO.
1.- Calcular el porcentaje de rendimiento del polímero resultante (parte A)
2.- Describa lo observado en los procedimientos de las partes A y B.
3.- Cómo se comportan los plásticos formados en: una hora, un día y ocho días?
4.- Qué es un polímero y un monómero? Profundice los conceptos
5.-Indique y explique los principales métodos de polimerización.
6.-Indique y explique los diferentes mecanismos de polimerización.
7.-Qué son homopolímeros y copolímeros? Explique y clasifique.
8.-Qué son plásticos termofijos y termoestables? Indique características y propiedades.
9.-Escriba al menos diez reacciones de polimerización diferentes (con nombres y formulas)
indicando algunos usos y aplicaciones de los polímeros obtenidos.
BIBLIOGRAFÍA
Ortuño Vian A., Introducción a la Química Industrial, Ed. Reverté, Bogotá.
Weissermel K., Arpe H., Química Orgánica Industrial, Ed. Reverté, Bogotá.
Austin george, Manual de Procesos Químicos en la Industria, Ed. McGraw Hill, México.
Kent James, Biblioteca Riegel de química industrial, ed. CECSA, México.
McCabe W, Smith J, Harriott P., Operaciones unitarias en ingeniería Química, Ed. McGraw Hill,
España.
Mayer L., Tegeder F., Métodos de la industria química, Ed. Reverté, Bogotá