lixiviacion

UNIVERSIDAD MAYOR
FACULTAD DE INGENIERIA
TRANSFERENCIA
DE MATERIA

EJERCICIOS DE APLICACION

Dr. Carlos Martínez P.
Santiago, Abril de 2002

PROCESOS DE TRANSFERENCIA - EJERCICIOS DE APLICACION

INDICE

Ejercicio 01 Flujo molar en sistemas reactivos

03

Ejercicio 02 Flujo molar en sistemas reactivos

05

Ejercicio 03 Absorción

07

Ejercicio 04 Absorción

10Ejercicio 05 Absorción

12

Ejercicio 06 Humidificación

16

Ejercicio 07 Humidificación

20

Ejercicio 08 Destilación

24

Ejercicio 09 Destilación

27

Ejercicio 10 Destilación

31

Ejercicio 11 Extracción líquido-líquida

34

Ejercicio 12 Extracción líquido-líquida

37

Ejercicio 13 Extracción sólido-líquida

40

Ejercicio 14 Secado

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2

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Ejercicio 01
Flujo molar en sistemas reactivos
Un sistema empleado para la eliminación de NH3 gaseoso, emplea oro metálico en
forma de una delgada lámina, que a alta temperatura, reacciona en una forma
instantánea con el NH3.
Esta reacción es controlada por la difusión del NH3 a travésde los gases
resultantes.
Au + 2NH3 = N2 + 3H2
Determinar la expresión del flujo molar de NH3 que reacciona con el Au
estableciendo claramente las condiciones del contorno del sistema.

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Desarrollo
Dado que la reacción es instantánea en Z = 0 , ya = 0
En z = δ , yA =yAδ
Dado que la reacción es instantánea , controla la difusión del NH3 a través de la
mezcla,

Au + 2NH 3 → N 2 + 3 H 2
NA
2

= −

NB

∴ NB = −
NC = −

1

= −

NC
3

NA
2

3
NA
2

Aplicando la ecuación general de difusión,

N A = −CD AB
N A = −CD AB
N A = −CD AB

dy a
+ y a (N A + NB + N c )
dz
dy a
N
3
+ y a (N A − A − N A )
2
dz
2
dy a
+ y aN A
dz

NA (1 + y a ) = −CD AB

dy A
;
dz

Separando variables e integrando :
δ

yaδ

0

0

NA ∫ dz = −CDAB ∫
∴NA =

dya
1+ y a

CDAB  1 
ln

δ
1+ y aδ 

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Ejercicio 02
Flujo molar en sistemas reactivos

Un moderno sistema para la eliminación degases contaminantes nitrogenados de
los automóviles, emplea platino metálico en forma de una delgada lámina, que a
alta temperatura, reacciona en forma instantánea con el N2O
Esta reacción es controlada por la difusión del contaminante N2O a través del
resto de gases (principalmente N2 y CO2) que proviene del “múltiple” y que no
reaccionan con el platino.
Pt + 2N2 O = 2N2 + O 2

Determinar laexpresión del flujo molar de N2O que reacciona con el Pt
estableciendo claramente las condiciones de contorno del sistema.
Considere que la composición del contaminante a la salida del “múltiple” y antes
de llegar al sistema de eliminación es yAδ donde A es el N2O.

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6Desarrollo

Como la reacción es instantánea, en z=0, no existe N2O (yA=o)
En z=δ , yA=yAδ , corresponde a la composición N2O que viene del proceso de
producción que genera los contaminantes
Por ser la reacción instantánea, controla la difusión del N2O a través de la mezcla,

Pt + 2N2 O = 2N2 + O 2
NA
N
= − B = −NC
2
2
∴ NB = −N A
NC = −

NA
2

Aplicando la Ecuación General dedifusión:
N A = −CD AM

dy A
+ y A (N A + NB + N C )
dZ

N A = −CD AM

dy A
N
+ y A (N A − N A − A )
dZ
2

Por condición de geometría plana (lamina) NA=cte
N A = −CD AM
∴ N A (1 +

dy A y A N A
−
dZ
2

yA
dy A
) = −CD AM
2
dZ

Separando por variables, integrando,

dy A
y
1+ A
2
y
N A ⋅ δ = −2CD AM ln(1 + Aδ )
2



2CD AM
1 
ln
∴ NA =

δ
1 + y Aδ...