Este documento describe un estudio de la reacción de saponificación de acetato de etilo con hidróxido de sodio en un reactor CSTR. Se determinaron parámetros cinéticos como la constante de velocidad k mediante mediciones de conductividad y titulaciones. Los resultados mostraron que la conductividad y las concentraciones de los reactivos disminuyen con el tiempo a medida que avanza la reacción de segundo orden. El cálculo de k arrojó un valor promedio de 19.381 L/mol.min.

1. SAPONIFICACIÓN DE ACETATO DE ETILO CON HIDRÓXIDO
DE SODIO EN UN REACTOR CSTR
Contreras Estrada1, Pimentel Moraya2, Sarmiento Arbieto3
Laboratorio de Ingeniería Química III, Facultad de Ingeniería Química, Universidad Nacional del Callao.
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Resumen
En el presente trabajo se estudia la reacción de saponificación de acetato de etilo con hidróxido de sodio
en un reactor CSTR (Reactor de Tanque agitado continuo), se considera como una mezcla completa y por
lo tanto, se asume que sus propiedades son uniformes en todo el interior del reactor en el cual se
desarrolla la reacción. Se realizó el montaje a una temperatura constante del reactor, considerando la
reacción de segundo orden. Se trabajó con bajas concentraciones de los reactantes acetatos de etilo 0.06N
e hidróxido de sodio 0.04N, con un flujo de la mezcla igual a 198 ml/min. Se realizaron mediciones de
conductividad y se tituló una muestra de la reacción en intervalos de tiempos determinados, obteniéndose
una constante de velocidad cinética teórica de 19.381 𝐿/𝑚𝑜𝑙.min.
Palabras-clave: Saponificación, reactor CSTR, parámetros cinéticos.
Recibido: 15 de septiembre de 2018.
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Abstract
In the present work we study the saponification reaction of ethyl acetate with sodium hydroxide in a
CSTR reactor (continuous stirred tank reactor), it is considered as a complete mixture and therefore, it is
assumed that its properties are uniform throughout the interior of the reactor in which the reaction takes
place. The assembly was carried out at a constant temperature of the reactor, we will consider the s econd
order reaction. We will work with low concentrations of the reactants acetates of ethyl 0.06N and sodium
hydroxide 0.04N, with a flow of the mixture equal to 198 ml / min. Conductivity measurements were
carried out and a sample of the reaction was titrated at given time intervals, obtaining a theoretical kinetic
rate constant of 19.381 𝐿 / 𝑚𝑜𝑙.min.
Keywords: Saponification, CSTR reactor, kinetic parameters.
Received: September 15, 2018
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I. INTRODUCCIÓN
Un reactor CSTR es un tanque en el cual la masa
reaccionante es continuamente agitada de tal
manera que se considera como una mezcla
completa y, por lo tanto, se asume que sus
propiedades son uniformes en todo el interior del
reactor [2].
1.1 La reacción de saponificación
El mecanismo de la reacción de saponificación
entre el acetato de etilo y el hidróxido de sodio,
para producir acetato de sodio y etanol, se
representa en la siguiente reacción.
𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐶𝐻2 𝐶𝐻3 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 → 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 + 𝐶𝐻3 𝐶𝐻2 𝑂𝐻
Esta reacción en específico resulta ser un proceso
irreversible. La velocidad de reacción ya ha sido
descrita y estudiada mediante el siguiente arreglo
matemático (expresado en mol/Lmin):
-𝒓A=(𝑻)[𝑨]α [𝑩] 𝜷 ……… (1)
Donde:
𝒌: Constante de velocidad que es función de la
temperatura.
[𝑨]: Concentración del reactante 1
[B]: Concentración del reactante 2
(α y β): Orden de reacción respecto a cada especie
química.

2. 1.2. Reactor CSTR
Se usa principalmente para la reacción en fase
líquida. Normalmente se opera en estado
estacionario y se supone que está perfectamente
mezclado. Usualmente no hay dependencia del
tiempo o dependencia de posición de la
temperatura, la concentración o la velocidad de
reacción dentro del tanque. Esto significa que cada
variable es la misma dentro del reactor. Las
corrientes de salida de un CSTR tienen las mismas
concentraciones que la mezcla de reacción dentro
del reactor.
Figura N° 1
Reactor CSTR
Fuente: Elaboración propia
Hallando k:
Del balance de masa general en condiciones de
estado estacionario se puede escribir como:
𝑎𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 ± 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
Para un reactivo a en un reactor de volumen V:
𝑑(𝑉𝑅 𝐶 𝐴)
𝑑𝑡
= 𝑞𝐶 𝐴0 − 𝑞𝐶 𝐴 − 𝑉𝑅
(−𝑟𝐴
) … (2)
Para el reactor continuo que funciona en estado
estacionario, el volumen se puede suponer
constante
𝑋𝐴 =
𝐶 𝐴0 − 𝐶 𝐴
𝐶 𝐴0
… … … . … (3)
−𝑟𝐴 =
𝑞( 𝐶 𝐴0 − 𝐶 𝐴
)
𝑉𝑅
.. . . . . . … (4)
𝜏 =
𝐶 𝐴0 𝑋𝐴
−𝑟𝐴
… … . . … (5)
𝑆𝑖: 𝐶 𝐴0 = 𝐶 𝐵0
−𝑟𝐴 =
𝑑𝐶 𝐴
𝑑𝑡
= 𝑘 𝐶 𝐴
2
… … … … (6)
𝑘 𝐶 𝐴
2
=
𝑞(𝐶 𝐴0 − 𝐶 𝐴)
𝑉𝑅
… … … (7)
La concentración en estado estacionario de NaOH
en el reactor (𝐶 𝐴) se puede usar para calcular la
constante de velocidad específica (k).
𝑘 =
𝑞(𝐶 𝐴0 − 𝐶 𝐴)
𝑉𝑅 𝐶 𝐴
2 … … … .(8)
𝑆𝑖: 𝐶 𝐴0 ≠ 𝐶 𝐵0
−𝑟𝐴 =
𝑑𝐶 𝐴
𝑑𝑡
= 𝑘 𝐶 𝐴0
2(1 − 𝑋𝐴
)( 𝑚 − 𝑋𝐴
) … (9)
𝑘 𝐶 𝐴0
2(1 − 𝑋𝐴
)( 𝑚 − 𝑋𝐴
) =
𝑞(𝐶 𝐴0 − 𝐶 𝐴)
𝑉𝑅
… (10)
𝑘 =
𝑞(𝐶 𝐴0 − 𝐶 𝐴)
𝑉𝑅 𝐶 𝐴0
2(1 − 𝑋𝐴
)( 𝑚 − 𝑋𝐴
)
… (11)
Donde:
𝑘 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑞 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
𝐶 𝐴0 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐴
𝐶 𝐴 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝐴
𝑉𝑅 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟
𝑋𝐴 = 𝐶𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝐴
𝑚 =
𝐶 𝐵0
𝐶 𝐴0
II. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Materiales y equipos
Insumos
 Hidróxido de sodio 0.04 N(5L)
 Acetato de etilo 0.06 N (5L)
 Ácido clorhídrico 0.010 N (250mL)
 Fenolftaleína.
 Agua desionizada.
Materiales
 Buretas
 Probetas
 Baldes
Equipos
 Conductímetro KESSEL
 Reactor CSTR EN SERIE
1.3. Descripción del equipo
La reacción se llevó a cabo en un reactor CSTR
marca ARMFIELD
La reacción de saponificación se llevó a cabo en
el reactor con un volumen de 708.6 mL, el equipo
contiene 2 tanques de almacenamiento de los
reactantes, 3 reactores conectados en serie, cada

3. uno tiene un agitador mecánico, un sensor para le
lectura de conductividad, diferentes entradas y
salidas, las soluciones que están en los tanques
son impulsados por bombas peristálticas.
Figura N° 2.1
Diagrama del reactor CSTR en serie
Fuente: Instalaciones de laboratorio de
ingeniería Química III
1.4. Procedimiento Experimental
 Preparar 5L de las soluciones de Acetato de
etilo 0.06N e hidróxido de sodio 0.04N.
 Preparar 250 mL de Ácido clorhídrico 0.010N
 Medir los flujos volumétricos de salida de
cada tanque de almacenamiento y luego el
flujo volumétrico de la mezcla que ingresa al
primer reactor
 Al Iniciar la experiencia encender el sistema
de agitación, luego cuando los flujos de los
reactantes se mezclan y reaccionan, medir
cada cierto intervalo de tiempo (a nuestra
conveniencia) las conductividades de los 3
reactores.
 De cada muestra (3mL) obtenida a cierto
intervalo de tiempo, titularlo con HCl para los
3 reactores.
III. RESULTADOS
3.1. Calculo del caudal de alimentación al
reactor.
El caudal de alimentación al reactor se
obtuvo al calcular el caudal a la salida de
ambos tanques de almacenamiento.
Tabla N°3.1
Flujos volumétricos de A y B
Componente Flujo (mL/min)
A(NaOH) 114
B(CH3COOC2H5) 84
FLUJO TOTAL 198
Fuente: Elaboración propia
3.2. Relación entre conductividad y el
tiempo
Tabla N°3.2 tiempo vs Conductividad
Tiempo
(min)
Conductividad
En el equipo
Conductividad
instrumento
2 6.48 ---
3 6.28 6.73
6 6.02 5.25
12 5.96 5.03
15 5.96 5.16
28 5.96 5.15
33 5.96 4.68
Fuente: Elaboración propia
Se toma nota de las conductividades para los 3
reactores. Tanto en la gráfica 3.2.A se ve que la
conductividad del equipo y del instrumento
externo disminuye con respecto avanza el tiempo.
Esto se puede explicar debido al consumo de los
iones Na+ y OH- en la reacción de saponificación
del acetato de etilo.
Grafica N° 3.1
Conductividad Vs tiempo
Fuente: Elaboración Propia
0
2
4
6
8
0 10 20 30
Conductividad(mS)
tiempo(min)
equipo instrumento

4. 3.3. Relación de la concentración con
respecto al tiempo.
Tabla N°3.3: Concentración vs tiempo
Tiempo 𝐶 𝐴 (𝑁) 𝐶 𝐵 (𝑁) 𝐶 𝐷 (𝑁)
3 0.0217 0.02409 0.0014
6 0.0183 0.02076 0.0047
12 0.0120 0.01442 0.0110
15 0.0113 0.01376 0.0117
28 0.0117 0.01409 0.0114
33 0.0117 0.01409 0.0114
Fuente: Elaboración Propia
La concentración del NaOH y de acetato de etilo
disminuye con respecto el tiempo, y se forma el
acetato de sodio.
Gráfica N°3.2
Concentración Vs tiempo
Fuente: Elaboración Propia
3.4. Relación de la conversión con respecto
al tiempo
La conversión de la reacción se ve favorecida por
la batería de reactores, dando una mayor
conversión en el último reactor.
Figura N°3.3
Conversión vs Tiempo
Fuente: Elaboración Propia
3.5. Cálculo de la constante de
velocidad(k)
Para el caso del reactor CSTR en estado
estacionario de NaOH en el reactor 𝐶 𝐴 se puede
usar para calcular la constante de velocidad:
𝑘 =
𝑞(𝐶 𝐴0 − 𝐶 𝐴)
𝑉𝑅 ∗ 𝐶 𝐴0
2
(1 − 𝑋𝐴)(𝑚 − 𝑋𝐴)
𝑚 =
𝐶 𝐵𝑜
𝐶 𝐴𝑜
Tabla N°3.4: Datos para el cálculo de la
constante de velocidad
Volumen del reactor 708.6 mL
Caudal de alimentación 198 mL/min
Concentración inicial de
NaOH
0.02303 N
Concentración inicial de
acetato de etilo
0.02545 N
m 1.105
Fuente: Elaboración propia
Reemplazando para los valores obtenidos en la
experiencia
0.00
0.01
0.01
0.02
0.02
0.03
0.03
0 20
Concentracion
tiempo (min)
CA CB CD
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0 20
conversionNaOH
tiempo(min)

5. Tabla N°3.5
Valores obtenidos de K en el reactor 1
Tiempo(min) XA K
0 0 0
15 0.48 17.880
28 0.51 21.738
33 0.49 18.527
Fuente: Elaboración propia
Los valores de k de cada experiencia se promedian
teniendo en cuenta los valores más cercanos entre
sí, ya que esta sería la constante de la reacción:
𝒌 = 𝟏𝟗. 𝟑𝟖𝟏
𝑳
𝒎𝒐𝒍. 𝒎𝒊𝒏
3.6. Análisis de error
Otra investigación sobre la saponificación del
acetato de etilo con hidróxido de sodio en un
reactor CSTR arroja como constante de velocidad
un k= 2,083 l/mol*min a 27°C [1], al tomar este
valor como la constante teórica de velocidad y
compararla con el resultado obtenido
experimentalmente, se determinar que hay un
elevado porcentaje de error.
IV. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
La reacción de saponificación del acetato de etilo
es una reacción de segundo orden.
En las figuras N° 3.2.A. y 3.2.B. para un reactor
CSTR se presenta que la conductividad a
diferentes tiempos va disminuyendo, debido a la
presencia del electrolito fuerte del hidróxido de
sodio, el mismo que se va consumiendo conforme
avanza la reacción.
En la figura N° 3.4 se observa que la conversión
experimental aumenta, debido a que el hidróxido
de sodio se consume conforme se va dando la
formación de acetato de sodio en el reactor CSTR.
Los resultados para la constante de velocidad son
promediados con los valores obtenidos de los
puntos en los cuales la concentración final del
hidróxido de sodio son constantes, por lo se
obtuvo el valor de 𝒌 = 𝟏𝟗. 𝟑𝟖𝟏
𝑳
𝒎𝒐𝒍.𝒎𝒊𝒏
IV. REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
[1] Acosta, J. (2012). Estudio experimental y
simulación de la saponificación del acetato de
etilo en tres reactores CSTR en serie. Universidad
de Cartagena.
[2] Chaparro, V. (2013). Cinética de la
Saponificación del acetato de etilo. Universidad de
Concepción.
[3] Medina, J. (2018). Guía de Laboratorio de
Ingeniería Química III. Perú. Universidad
Nacional del Callao. 2018.
[4] Nuñez, O. & Cabrera, C. (2011).
Comportamiento Dinámico de la Saponificación
del Acetato en un Reactor de Tanque con
Reacción Continua.
[5] Smith, J. (1991). Ingeniería de la Cinética
Química. McGraw Hill, Sexta edición, México.