Bbme U2 Ea
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UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA DE MEXICO
BIOTECNOLOGIA
ASIGNATURA:
BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA
UNIDAD 2
EVIDENCIA DE APRENDIZAJE:
ALUMNO:
a. En un reactor discontinuo encamisado se cargan 150 kg de reaccionantes a
20ºC que experimentan una reacción endotérmica, la cual absorbe 2300
KJ/kg de mezcla de reacción. Para que la reacción tenga lugar, se calienta
el reactor alimentando vapor saturado a 250ºC al encamisado, el cual se
condensa por completo en el mismo. Transcurrida 1h, finaliza la reacción y
se observa que la masa de reacción se encuentra a 100ºC. A pesar del
aislamiento del reactor, se pierde energía a una tasa de 1.5 KJ/s a través
de sus paredes. Si tanto productos como reaccionantes tienen una
Cp=3.26J/gK, ¿cuántos kg de vapor se requerirán por kg de agua?
ECUACION GENERAL DE BALANCE DE ENERGIA
ΔE=-Δ[m(H^+ K^+ ϕ^)+Q+W
IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES.
SIMBOLOGIA VARIABLE.
ΔE Acumulación de energía
M masa
H^ Entalpia especifica
K^ Energía Cinética especifica
ϕ^ Energía potencial especifica
Q Calor Intercambiado
T Trabajo que se realiza
Como no tenemos entradas y salidas como es un reactor discontinuo, por lo tanto
se carga y se descarga, pero no hay un flujo de entrada y de salida de reactivos y
productos por tanto todo este término se cancela de esta manera.
ΔE=-Δ[m(H^+ K^+ ϕ^)+Q+W
No tenemos tampoco alguna turbina o bomba que aporte un trabajo al sistema por
lo tanto se desprecia. Simplemente es un agitador que mantiene los reactivos
mesclados no se toma encuenta.
ΔE=-Δ[m(H^+ K^+ ϕ^)+Q+W
Por lo tanto, la ecuación es simplificada.
La acumulación de energía en el interior de ese reactor es igual al calor
intercambiado entre la camisa y el.
ΔE|t1-
t2= Q
El cambio de entalpia en el reactor, es igual al calor intercambiado.
ΔH=Q
SE usa esta fórmula complementaria para saber el calor que un cuerpo requiere
para elevar su temperatura.
q= mcpΔT
m= masa del cuerpo
cp=calor especifico
ΔT=Cambio de temperatura.
Quedando asi
ΔH=Q +mcpΔT
Sustituyendo.
ΔH=150KG *2300kj/kg + 150kg*3.26kj/kg(100-20)°C
ΔH=150KG *2300kj/kg + 150kg*3.26 kj/kgk(100-20)°C
=384120kj
El calor que puede aportar que se transfiere desde el encamisado al interior del
reactor
Q=mvap * 1701 Kj/kg – 1,5Kj/s*3600s
Q=mvap * 1701 Kj/kg – 1,5Kj/s*3600s
=1701*mvp-5400kj
ΔH=Q
384120KJ=1701mvp -5400
Mvp=222.6 kg.
Se dividen entre los 150 kg de reaccionantes
=1.48 kg vapor/kg de carga..
Diseño del reactor en el programa Dia.
Operaciones unitarias del proceso :
1. Mezclado ( de los reactivos)
2. Absorcion( de calor debido a la reaccion endotermica que se produce)..
3. Evaporacion( del agua que es inyectada en el sistema del encamisado).
4. Intercambio de Calor( entre el vapor del encamisado y el reactor).
Variables extensivas del proceso Variables intensivas del proceso
MASA REACCIONANTES 150 KG TEMPERATURA REACCIONANTES A
20°C
MASA DE VAPOR EN EL FLUJO DEL VAPOR SATURADO A 250° DEL
ENCAMISADO 1.48KG/CARGA DE ENCAMISADO.
REACCIONANTES.
BIBLIOGRAFIA:
McCabe, W.L.; Smith, J.C.; Harriot, P. Operaciones unitarias en ingeniería
química. McGraw-Hill. Serie: Ingeniería química, 2007. 7ª edición.
https://www.youtube.com/watch?v=n6J_Tm93EVI
Antonio Valiente-Rudi Primo Stivalet Problemas De Balance De Materia
