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UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA
CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERÍAS

Introducción a la Ingeniería Química
Tarea No. 1
Reporte de Capítulo 1: “Principios Elementales de los Procesos Químicos”

Profesor:

Alumno:

Sección: D01

Guadalajara Jalisco a 5 de Febrero de 2009
Ejemplos de los problemas que se ha pedido a ingenieros químicos recién graduados que resuelvan.Ejemplo 1

Un químico de la división de investigación y desarrollo de tu compañía ha descubierto que si mezcla dos reactivos en cierta proporción a temperatura elevada, obtiene un producto más valioso que ambos reactivos. La compañía contempla la posibilidad de fabricar el producto utilizando un proceso basado en esta reacción. En este punto la situación se vuelve un problema deingeniería, o, mejor dicho, cientos de problemas de ingeniería.

1. ¿En qué se debe llevar a cabo la reacción? ¿En un tubo grande? ¿En un tanque grande? ¿En una serie de tanques grandes pequeños? ¿En un tubo de ensaye extremadamente grande? ¿Qué tan grande? ¿De qué material? ¿Tiene que calentarse? Si es así, ¿Cuánto y cómo? ¿Con un calentador eléctrico por dentro o por fuera del reactor? ¿Pasado un fluidocaliente a través de un tubo espiral de calentamiento en el reactor? ¿Pasando un fluido caliente a través de un tubo espiral de calentamiento en el reactor? ¿Calentando los reactivos antes de introducirlos en el reactor? ¿Puede suministrar la reacción el calor suficiente para que sólo se necesite calentamiento al inicio? Si es así, ¿puede salirse de control y posiblemente explotar? ¿Se deben tomarmedidas de controlpara prevenir esto? ¿Qué tipo de medidas?
2. ¿Dónde deben adquirirse los reactivos? ¿Se deben comprar o preparar? ¿En qué proporciones se deben alimentar al reactor?
3. El material efluyente del reactor que contiene el producto y los reactivos que no se han consumido, ¿debe venderse como está, o debe separarse el producto de los reactivos y alimentar con estos últimos alreactor? Si la separación es deseable, ¿cómo se puede efectuar? ¿Calentando la mezcla, separando y condensando el vapor, que será más rico en sustancias más volátiles que la mezcla original? ¿Añadiendo otra sustancia que extraiga el producto y sea inmiscible con los reactivos, y después separando las fases de modo mecánico? Si todas las sustancias del proceso a la temperatura de reacción son gases,¿puede enfriarse la mezcla a una temperatura a la que el producto se condense pero no así los reactivos, o viceversa? O, si son líquidos, ¿puede enfriarse la mezcla a una temperatura a la que el producto se cristalice? Si se elige alguna de estas alternativas, ‘qué tipo de equipo se necesita? ¿De qué tamaño? ¿Qué sustancias se requieren? ¿Qué se necesita para calentar o enfriar? ¿Se necesitancontroles para mantener la operación del proceso dentro de límites rígidos? ¿Qué tipo de controles? ¿Deben ser manuales o automáticos?
4. ¿Cómo deben transportarse los flujos de reactivos y productos hacia dentro y hacia fuera del reactor, y qué equipo de calentamiento, enfriamiento y separación está involucrado en el proceso? ¿Por gravedad desde un tanque de alimentación elevado? ¿Con bombas, fuelles,compresoras o bandas de transmisión? ¿De qué tipo? ¿Cuán grandes? ¿De qué material deben ser los tubos?
5. ¿Se cuenta con suficiente información sobre este sistema reactivo para poder contestar a todas estas preguntas, o se necesita efectuar estudios adicionales en el laboratorio? ¿Qué tipo de estudios? ¿Pueden utilizarse directamente los datos de laboratorio para diseñar la planta indistrial, ose debe construir primero una planta piloto pequeña para probar el diseño? ¿Cuán pequeña?
6. ¿Qué puede funcionar mal en el proceso y qué puede hacerse si esto sucede?
7. ¿Se obtienen productos de desecho como resultado del proceso? ¿Qué cantidad? ¿Son potencialmente dañinos al medio ambiente si se desechan sin tratarlos? Si es así, ¿en qué forma lo afectan? ¿Qué debe hacerse para reducir el...