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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?
Reactivos limitantes y en exceso. Conversión
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
Reactivos limitantes y en exceso. Conversión
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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