Procesos_Balance2016(1).pdf

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PROCESOS INDUSTRIALES

2016

Mauricio Colombo - Teresa Unzaga

BALANCES DE MASA

Revisión de elementos deIngeniería de Procesos

La densidad de una sustancia puedeemplearse como factor de conversión pararelacionar la masa y el volumen de unacantidad determinada de dicha sustancia.

Por ejemplo, la densidad del tetracloruro decarbono es 1,595 g/cm3 y la masa de 20,0cm3 de CCI4 es:

MASA Y VOLUMEN

20 cm3* 1,595 gr/cm3 = 31,9 gr


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Balances de masa conreacción química

Equilibrio entre fases

Mol

FRACCION MOLAR y FRACCION MASICA


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FRACCION MOLAR y FRACCION MASICA

La ecuación general de balance (población)

50.000

75.000

22.000

19.000

Entrada+generación-salida-consumo=Acumulación


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Entrada+generación-salida-consumo=Acumulación

Términos asociados areacciones químicas

Caso especial:Estado estacionariosin reacciónquímica

Entrada = Salida


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Balances de masa en un

proceso de destilación continuaCada hora se separan por destilación en dosfracciones, 1000 kg de una mezcla debenceno (B) y tolueno (T) que contiene 50%de benceno en masa. El caudal de bencenoen la corriente superior es 450 kg/h y la deltolueno en la corriente inferior es 475 kg/h.Calcule los caudales desconocidos de la

corriente de salida.


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Diagrama de un proceso dehumidificación y oxigenación de aire

Se alimentan tres corrientes de entrada a unacámara de evaporación para producir unacorriente de salida con la composición deseada.

A: agua líquida con un caudal de 20 cm3 /minB: aire (21% molar de O2 y 79% molar de N2)C: oxígeno puro , con un caudal equivalente a laquinta parte del caudal de la corriente B.

Se analiza el gas de salida y se encuentra que

contiene 1,5% mol de agua. Construya undiagrama de flujo del proceso, indique en él lasvariables conocidas y calcule todas las variablesdesconocidas de las corrientes.

A

A

B

B

C

C


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BALANCE DE UN PROCESO


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Cuántas ecuaciones de balance pueden formularse?


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Cómo se especifica una corriente?

Con C+2 especificaciones

C-1 composicionesCaudal

P , T

Balance de masa

Grados de libertad


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Fuentes de ecuaciones para el análisis de grados de libertad


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Incógnitas : 6Ecuaciones balance: 3

Ecuaciones adicionales: 2DF: 1

Necesitamos 1dato más

para poder resolver


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Equipo 1 Mezclador Equipo 2Incógnitas 2 4 4Ecuaciones 2 2 2

DF 0 2 2

Equi-po 1

Equi-po 2

1

2

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Balance de masa con reacción química

entrada+ generación = salida + consumo


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Reactivos limitantes y en exceso. Conversión

Si la alimentación contiene 20 Kmol de acetileno, 50Kmol de hidrógeno y 50 Kmol de etano, y al cabo decierto tiempo reaccionan 30 Kmol de hidrógeno, cuálserá la salida del reactor?


20 kmol H2

15 kmol C2H6

5 kmol C2H2

50 kmol C2H6

Si la alimentación contiene 20 Kmol de acetileno, 50Kmol de hidrógeno y 50 Kmol de etano, y al cabo decierto tiempo reaccionan 30 Kmol de hidrógeno, cuálserá la salida del reactor?


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El concepto de avance (ξ)

El avance esúnico para cadareacción química


20 kmol H2

15 kmol C2H6

5 kmol C2H2

50 kmol C2H6


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CONVERSION

Reacciones múltiples. Rendimiento y selectividad


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Balance de procesos reactivos

Siempre debemos tratar

de calcular primero losavances !!!!


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Balance de procesos reactivos

Número de variables

desconocidas marcadas

2

+ Número de avances

desconocidos

1

-Número de especies 3

-Número de ecuaciones

adicionales

0

GRADOS DE LIBERTAD 0

RECIRCULACIÓN


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Ejemplo

Proceso con recirculación y purga


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Reacciones de combustión


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