experimento de reactor batch

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La reacción de saponificación es una reacción química entre un ácido graso (o un lípido saponificable, portador de residuos de ácidos grasos) y una base o alcalino, en la que se obtiene como principal producto la sal de dicho ácido. Estos compuestos tienen la particularidad de ser anfipáticos, es decir tienen una parte polar y otra apolar (o no polar), con lo cual pueden interactuar con sustancias de propiedades dispares. 
La saponificación consta de dos etapas, la descomposición de los ingredientes en sus partes útiles y la reacción de estas para producir el jabón.
Las grasas y los aceites están compuestos de triglicéridos, pero  el jabón no surge a partir de ellos ; por esta razón se realiza la desintegración de triglicéridos por medio de la denominada hidrolisis ; los componentes en los cuales se dividen los triglicéridos son  ácidos grasos y glicerol ; donde los ácidos grasos son un elemento primordial en el proceso de elaboración de jabón, a diferencia de el glicerol , que es útil pero no fundamental.
Durante el proceso de fabricación de jabón, el agua hace llegar el hidróxido de sodio a todos los rincones del recipiente, permitiendo  que se produzca la hidrólisis. Al realizar la mezcla de agua y grasas, tan solo una pequeña parte del aceite se disuelve en el agua. ;es decir, el agua comun tan solo descompone ligeramente las grasas y los aceites , por esta razon es necesario añadir hidróxido de sodio al agua.
En la reaccion de hidrólisis, los iones de (NaOH) atacan el átomo de carbono que se encuentra en el extremo carboxilo de los ácidos grasos liberándolos del triglicérido. Una vez separados los ácidos reaccionan con un ion de sodio y forman el jabón. A continuación tres iones de hidróxido reaccionan con el glicerol y dan lugar a la glicerina. (https://grasas-y-aceites-vegetales.webnode.com.co/aplicaciones/saponificacion/ etapas de la saponificación)
 
Ahora que se tiene un mayor conocimiento sobre  la saponificacion , sera posible una mejor comprension sobre la reaccion de saponificacion de acetato de etilo ; la cual se representa en la siguiente ecuacion quimica:   
A continuacion se representa la reaccion entre un ester y un hidroxido , semejandola a una reaccion considerada de segundo orden 
 
 
Representando su velocidad de reacción por la expresión: 
 (https://ingenieriapetroquimicaunefazulia.files.wordpress.com/2011/05/ingenieria-de-la-cinetica-quimica-de-j-r-smith.pdf .pag64y65 ) 
Para llevar a cabo el diseño, construcción y operación de un Reactor Batch para Saponificar Acetato de Etilo” de la forma mas correcta y efectiva se deben tener en cuenta varias consideraciones , que serán mencionadas acontinuacion:
Las características de la reacción :las reacciones químicas varían radicalmente según el número de las fases presentes, el mecanismo de reacción (una o varias etapas, los efectos térmicos y la sensibilidad a las condiciones físicas (presión, temperatura, agitación).
Estas características de reaccion imponen serias dificultades en el diseño del reactor, principalmente cuando se quiere preservar la seguridad y el medio ambiente y optimizar el rendimiento y los costes. Por ejemplo si la reacción es exotérmica es indispensable prever una refrigeración adecuada para evitar la aceleración incontrolada del reactor. 
Aspectos técnicos: la naturaleza de los materiales.
Económicos : Son los materiales disponibles en el mercado, producción, costes de la energía
Diseño de Reactores: El diseño de reactores se enfoca en conocer el tamaño y tipo de reactor, así como que método de operación es el mejor para un fin determinado, pues esto podría requerir que las condiciones en el reactor varíen con la posición y el tiempo. Para el diseño de reactores se utiliza información, conocimiento y experiencia de varios campos: mecánica de fluidos, transferencia de calor, transferencia de masa, termodinámica, cinética química y economía. 
Teniendo en cuenta lo anterior es necesario conocer las especificaciones de los reactivos y productos que serán utilizados durante el desarrollo de esta practica .
Acetato de Etilo : file:///C:/Users/pauli/Downloads/D-CD102078%20(2).pdf pag 41-43
Generalidades :El acetato de etilo es un éster de fórmula CH3-COO-CH2-CH3. Su nombre antiguo es éter de vinagre;el acetato de etilo es un líquido incoloro con olor a frutas, inflamable, menos denso que el agua y ligeramente miscible con ella. Sus vapores son más densos que el aire, es miscible con hidrocarburos, cetonas, alcoholes y éteres y poco soluble en agua. Se obtiene por destilación lenta de una mezcla de ácido acético, alcohol etílico y ácido sulfúrico, o bien, a partir de acetaldehído anhidro en presencia de etóxido de aluminio. Se usa en esencias artificiales de frutas, como disolvente de nitrocelulosa, barnices y lacas, en la manufactura de piel artificial, películas, placas fotográficas, seda artificial, perfumes y limpiadores de telas, entre otros. 
 Propiedades Físicas y Termodinámicas:
Punto de ebullición: 77 °C a P=1 atm 
Punto de fusión: - 83 °C a P=1 atm 
Índice de refracción: 1.3719 (20 °C) 
Densidad relativa : 0.902 (20 °C respecto al agua a 4 °C), 0.898 (25 °C respecto al agua a 25 °C).
Límites de explosividad (% en volumen en el aire): 2.5-11.5 
Presión de vapor (mm de Hg): 100 (a 27 °C) 
Punto de inflamación (Flash point): -4 °C 
Temperatura de autoignición: 426 °C 
Solubilidad: 1 ml es miscible con 10 ml de agua (a 25 °C), su solubilidad aumenta al bajar la temperatura. Forma azeótropo con agua (6.1 % peso/peso) con punto de ebullición de 70.4 °C y con etanol y agua (9 % y 7.8 % peso/peso, respectivamente) que ebulle a 70.3°C. 
Usos y Manipulación :El acetato de etilo es comúnmente utilizado en esencias naturales de frutas, como solvente de nitrocelulosa, barnices y lacas, en la manufactura de piel artificial, películas y placas fotográficas, seda artificial, perfumes y limpiadores de telas, entre otros.
Especificaciones de uso: Para hacer uso de este producto es necesario un lugar bien ventilado, utilizando bata, lentes de seguridad y, si es necesario, guantes de hule natural o neopreno (no usar PVC), para evitar un contacto prolongado con la piel ,debe ser almacenado lejos de fuentes de ignición y de luz directa del sol, en un área bien ventilada. Grandes cantidades de este producto deben almacenarse en tanques metálicos conectados a tierra. 
Hidróxido de Sodio: file:///C:/Users/pauli/Downloads/D-CD102078%20(2).pdf pag44-46
Generalidades :El hidróxido de sodio tiene formula química ,es un sólido blanco que industrialmente se utiliza como disolución al 50 % por su facilidad de manejo; es soluble en agua, desprendiéndose calor. Absorbe humedad y dióxido de carbono del aire , es corrosivo de metales y tejidos. Usado en síntesis, en el tratamiento de celulosa para hacer rayón y celofán, en la elaboración de plásticos, jabones y otros productos de limpieza, entre otros. Se obtiene, principalmente por electrólisis de cloruro de sodio, por reacción de hidróxido de calcio y carbonato de sodio y al tratar sodio metálico con vapor de agua a bajas temperaturas.
Propiedades Físicas y Termodinámicas 
Punto de ebullición: 1388ºC (a 760 mm de Hg) 
Punto de fusión: 318.4 ºC 
Índice de refracción a 589.4nm: 1.433 ( a 320 º) y 1.421 (a 420 ºC) 
Presión de vapor: 1mm (739 ºC) 
Densidad: 2.13 g/ml (25 ºC) 13 
Solubilidad: Soluble en agua, alcoholes y glicerol, insoluble en acetona (aunque reacciona con ella) y éter, 1 g se disuelve en 0.9 ml de agua, 0.3 ml de agua hirviendo, 7.2 ml de alcohol etílico y 4.2 ml de metanol.
pH de disoluciones acuosas (peso/peso): 0.05 %:12; 0.5 %: 13 y 5 %: 14.
Usos y manipulación: El hidróxido de sodio se usa para fabricar jabones, crayón, papel, explosivos, pinturas y productos del petróleo. También se usa en el procesamiento de textiles de algodón, lavandería y blanqueado, revestimiento de óxidos, galvanoplastia y extracción electrolítica. Se encuentra comúnmente en limpiadoresde desagües y hornos; este producto se usa como desatascador de cañerías.
Especificaciones de uso: para el manejo del NaOH es necesario el uso de lentes de seguridad, bata y guantes de neopreno, nitrilo o vinilo. Siempre debe manejarse en una campana y no deben utilizarse lentes de contacto al trabajar con este compuesto. En el caso de trasvasar pequeñas cantidades de disoluciones de sosa con pipeta, utilizar una pera, nunca aspirar con la boca. 
Acetato de Sodio: (https://www.ecured.cu/Acetato_de_Sodio)
Generalidades : El acetato de sodio es una sal de sodio y ácido acético, también se conoce como etanoato de sodio, o simplemente acetato sódico. Su fórmula semidesarrollada es CH3COONa. Se presenta en forma de polvo incoloro que desprende un olor a vinagre. Actualmente es altamente producido a nivel industrial y resulta bastante económico en comparación con otros químicos, ya que por su costo y accesibilidad, muchos prefieren su compra en distribuidores de productos químicos, ahorrándose el proceso de síntesis en laboratorios. Cuando el calor es superior a 324 grados centígrados, esta sal se descompone, produciendo humos de ácido acético.se cree que fue descubierto por accidente cuando alguien combinó cenizas con vinagre, pero es difícil determinar su origen de manera definitiva debido a su descubrimiento temprano. 
Propiedades Físicas y Termodinámicas : 
Punto de ebullición:  881,4 °C a P=1 atm 
Punto de fusión: 324 °C a P=1 atm 
Densidad : 1,53 g/cm³
Solubilidad: es soluble acetona, metanol, hidracina y en agua 47g/ 100 ml de agua (a 25 °C),
Peso molecular: 82.04
Temperatura Critica :324 °C 
Temperatura de Autoignicion : 338°C
Usos y manipulación: El acetato de sodio en el contexto de la indistia alimentaria se usa como preservativo para controlar el grado de humedad en algunos productos alimenticios , asi como también de condimento(E262). Por otra parte sirve para evitar el crecimiento de hongos y específicamente el desarrollo del Bacillus mesentericus, empléandose concentraciones de hasta 0.4% en productos de pan.Es utilizado al mezclar en el concreto para aumentar su vida útil y minimizar el daño por agua, siendo una alternativa más barata y ecológica que el epoxi. En la industrial textil el acetato de sodio es utilizado en
producción sintética de caucho pues sirve para retardar la vulcanización del cloropreno. Es util para la creación de fotorresistentes útiles en cámaras fotográficas , y en laboratorios de biología se usa en conjunto con alcohol para extraer el ADN de las células.
Especificaciones de uso: El compuesto debe mantenerse alejado del calor y de las fuentes de ignición,los contenedores vacíos representan un riesgo de incendio, por lo tanto se debe evaporar el residuo bajo una campana extractora, los equipos eléctricos deben estar conectados a tierra para evitar chispazos,no debe ser ingerido, ni inhalado ,se debe llevar la ropa protectora adecuada , por ultimo el reactivo se debe mantener alejado de sustancias incompatibles como agentes oxidantes y ácidos. (https://www.lifeder.com/acetato-de-sodio/ )
Etanol :
Generalidades : El etanol tiene como formula química ,es un líquido incoloro, volátil, con un olor característico y sabor picante. También se conoce como alcohol etílico. Sus vapores son mas pesados que el aire. Se obtiene, principalmente, al tratar etileno con ácido sulfúrico concentrado y posterior hidrólisis. De manera natural, se obtiene a través de fermentación, por medio de levaduras a partir de frutas, caña de azúcar, maiz, cebada, sorgo, papas y arroz entre otros, generando las variadas bebidas alcohólicas que existen en el mundo. Después de la fermentación puede llevarse a cabo una destilación para obtener un producto con una mayor cantidad de alcohol. (https://quimica.unam.mx/wp-content/uploads/2016/12/12etanol.pdf) ; generalidades y especificaciones de uso.
Propiedades Físicas y Termodinámicas : (https://www.ecured.cu/Etanol) propiedades físicas y usos 
Punto de ebullición:  78,6 °C a P=1 atm 
Punto de fusión: -114,1 °C a P=1 atm 
Densidad : 0,810 g/cm3
Temperatura Critica : 241 °C
Presión crítica 63 atm
Temperatura de ignición: 363 °C
Solubilidad: Miscible con agua en todas proporciones, éter, metanol, cloroformo y acetona.
Índice de refracción a 20°C:1.361
Usos y manipulación: El etanol es el alcohol que se encuentra en bebidas como la cerveza, la sidra, el vino y el brandy. Debido a su bajo punto de congelación, ha sido empleado como fluido en termómetros para medir temperaturas inferiores al punto de congelación del mercurio, -40 °C, y como anticongelante en radiadores de automóviles. En la industria química se utiliza como compuesto de partida en la síntesis de diversos productos, como el acetato de etilo, el éter dietílico ; también se utiliza en la elaboración de perfumes y ambientadores. Es empleado como combustible industrial y doméstico y como antiséptico en el área de cirugía.
Especificaciones de uso: Para manejar este producto es necesario utilizar bata y lentes de seguridad, en un área bien ventilada. Cuando el uso es constante, es conveniente utilizar guantes y no utilizar lentes de contacto al trabajar con este producto. Al trasvasar pequeñas cantidades con pipeta, utilizar propipetas, nunca aspirar con la boca ; en caso de fuego se debe usar agua en forma de neblina lo mas lejos posible del incendio, los chorros pueden resultar inefectivos, también se deben enfriar los contenedores que se vean afectados con agua, en caso de fuegos pequeños, pueden utilizarse extinguidores de espuma , polvo químico seco o dióxido de carbono.
Por otra parte una consideración importante dentro del diseño del reactor Batch son los aspectos económicos , por lo cual antes de iniciar con la construcción del reactor es importante conocer la disponibilidad de los materiales en el mercado, la producción y los costes de la energía.
A continuación se presenta una tabla con los costos de los materiales y equipos utilizados para la construcción del reactor.