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Ejercicios Balance de Materia

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J. Martínez et al.

, Balance de Materia 2021-1

Actividad #5
D. Mendoza y J. Martínez.
Universidad del Atlántico.

A: propano
B: isobutano
C: isopentano F2=
D: n-pentano A2=(0,6-C2)
B2=0,4
C2=
TORRE DESTILACION
*1Relacion: 0,8*F1*C1=F2*C2

F1=1000 mol/h
A1=0,20
B1=0,30 F3=
C1=0,20 B3=
D1=0,30 C3=
D3=(1-B3-C3)

GRADOS DE LIBERTAD

5 INCOGNITAS(F2,F3,A2,B3,C3) - 4 BALANCES INDEPENDIENTES(A,B,C,D) - 1


RELACIÓN = 0
DATOS CONOCIDOS EJERCICIO 1

F1=1000; A1=0.20; B1=0.30; C1=0.20; D1=0.30;


B2=0.4;
%1R=0.8*F1*C1=F2*C2

BALANCE DE MATERIA: E=S

%A: F1*A1=F2*(0.6-C2);
%(0.6-C2)*F2=F1*A1; EC.1

%B: F1*B1=F2*B2+F3*B3; EC.2

%C: F1*C1=F2*C2+F3*C3; EC.3

%D: F1*D1=F3*D3; EC.4

%TOTAL: F1=F2+F3; EC.5

%RELACIÓN: 0.8*F1*C1=F2*C2
%DESPEJAMOS F2*C2 Y RESOLVEMOS
F2C2=0.8*F1*C1

F2C2 = 160 %EC.6

%DE LA EC.1 RESOLVEMOS LOS PARENTESIS


%0.6*F2-C2*F2=F1*A1 EC.7

%REEMPLAZAMOS LA EC.6 EN EC.7 Y DESPEJAMOS F2


F2=(F1*A1+F2C2)/0.6

F2 = 600

%REEMPLAZAMOS F2 EN EC.5 PARA HALLAR F3


F3=F1-F2

F3 = 400

%DE EC.6 HALLAMOS C2


C2=(0.8*F1*C1)/F2

C2 = 0.2667

%HALLAMOS A2 DE LA SGTE MANERA


A2=0.6-C2

A2 = 0.3333
%DE EC.3 HALLAMOS C3 REEMPLAZANDO C2,F2,F3
C3=(F1*C1-F2*C2)/F3

C3 = 0.1000

%DE EC.2 HALLAMOS B3 REEMPLAZANDO F2 Y F3


B3=(F1*B1-F2*B2)/F3

B3 = 0.1500

%HALLAMOS D3 DE LA SGTE MANERA


D3=(1-C3-B3)

D3 = 0.7500

SOLUCION

FLUJOS: F2=600 mol/h , F3=400 mol/h

COMP. DESTILADO: Propano=0,333 , Isobutano=0,4 , Isopentano=0,2667

COMP. FONDO: Isobutano=0,15 , Isopentano=0,75 , n-pentano=0,10


VALORES
ESTABLECIDOS
C1=A
C2=B F4=200 mol/h
C3=C A4=0,99
C4=D B4=0,01

Unidad 2
F2= F5=
A2= A5=0,04
B2= B5=0,76
C2=(1-A2-B2) C5=(1-A5-B5)

Unidad 1
F1=1000 mol/h
A1=0,20
B1=0,25 F6=
C1=0,40 B6=
D1=0,15 C6=
D6=(1-B6-C6)

Unidad 3
F3=
B3= F7= 400 mol/h
C3= C7=0,94
D3=(1-B3-C3) D7=0,06
GRADOS DE LIBERTAD

UNIDAD 1: 6 INCOGNITAS(F2,A2,B2,F3,B3,C3) - 4 BALANCES IND.(A,B,C,D) = 2

UNIDAD 2: 4 INCOGNITAS(F2,F5,A2,B2) - 3 BALANCES IND.(A,B,C) = 1

UNIDAD 3: 6 INCOGNITAS(F3,F6,B3,C3,B6,C6) - 3 BALANCES IND.(B,C,D) = 3

GLOBAL: 4 INCOGNITAS(F5,F6,B6,C6) - 4 BALANCES IND.(A,B,C,D) = 0 -----

PROCESO: 10 INCOGNITAS(F2,F3,F5,F6,A2,B2,B3,C3,B6,C6) - 4 B.IND.U1(A,B,C,D) - 3 B.IND.U2(A,B,C) - 3


B.IND.U3(B,C,D) = 0 ---

DATOS CONOCIDOS EJERCICIO 2

F1=1000; A1=0.20; B1=0.25; C1=0.40; D1=0.15;


F4=200; A4=0.99; B4=0.01;
A5=0.04; B5=0.76; C5=0.20;
F7=400; C7=0.94; D7=0.06;

BALANCES DE MATERIA: GLOBAL

%A: F1*A1=F4*A4+F5*A5;
% DESPEJANDO F5
F5=(F1*A1-F4*A4)/A5

F5 = 50

%B: F1*B1=F4*B4+F5*B5+F6*B6
DESPEJAMOS F6*B6
F6B6=F1*B1-F4*B4-F5*B5; %EC.1

%C: F1*C1=F7*C7+F5*C5+F6*C6
DESPEJAMOS F6*C6
F6C6=F1*C1-F7*C7-F5*C5; %EC.2

%D: F1*D1=F7*D7+F6*D6
DESPEJAMOS F6*D6
F6D6=F1*D1-F7*D7; %EC.3

%TOTAL: F1=F4+F5+F6+57 %EC.4


%DESPEJANDO F6 DE EC.4
F6=F1-F4-F5-F7

F6 = 350
%REEMPLAZANDO F6 EN EC.1 HALLAMOS B6
B6=(F1*B1-F4*B4-F5*B5)/F6

B6 = 0.6000

%REEMPLAZANDO F6 EN EC.2 HALLAMOS C6


C6=(F1*C1-F7*C7-F5*C5)/F6

C6 = 0.0400

%HALLAMOS D6 DE LA SGTE MANERA


D6=(1-B6-C6)

D6 = 0.3600

BALANCES DE MATERIA: UNIDAD 2

%A:
F2A2=F4*A4+F5*A5; %EC.5

%B:
F2B2=F4*B4+F5*B5; %EC.6

%C:
F2D2=F5*C5; %EC.7

%TOTAL:
F2=F4+F5

F2 = 250

%REEMPLAZANDO F2 EN EC.5 Y HALLAMOS A2


A2=(F4*A4+F5*A5)/F2

A2 = 0.8000

%REEMPLAZANDO F2 EN EC.6 Y HALLAMOS B2


B2=(F4*B4+F5*B5)/F2

B2 = 0.1600

%HALLAMOS C2 DE LA SGTE MANERA


C2=(1-A2-B2)

C2 = 0.0400
BALANCES DE MATERIA: UNIDAD 1

%A: F1*A1=F2*A2, E=S


E=F1*A1

E = 200

S=F2*A2

S = 200

%B: F1*B1=F2*A2+F3*A3
F3B3=F1*B1-F2*A2; %EC.8

%C: F1*C1=F2*C2+F3*C3
F3C3=F1*C1-F2*C2; %EC.9

%D: F1*D1=F3*D3 EC.10

%TOTAL: F1=F2+F3
F3=F1-F2

F3 = 750

%REEMPLAZAMOS F3 EN EC.8 Y HALLAMOS B3


B3=(F1*B1-F2*B2)/F3

B3 = 0.2800

%REEMPLAZAMOS F3 EN EC.9 Y HALLAMOS C3


C3=(F1*C1-F2*C2)/F3

C3 = 0.5200

%HALLAMOS D3 DE LA SGTE MANERA


D3=(1-B3-C3)

D3 = 0.2000

SOLUCION

Caudales de flujo(desconocidos): F2=250 mol/h , F3=750 mol/h , F5=50 mol/h , F6=350 mol/h

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