La Filosofia

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Taller:

Balance de masa sin reacción química en estado estacionario

Luis Carlos Prada Socha (2102370)
Andrés Tobías Quiñones Díaz (2102371)
Abril 2012

Universidad de Industrial de Santander
Escuela de Ingeniería de Petróleos
Balance de Masa y Energía en Procesos Hidrocarburos O2.
Ing. Adolfo Polo Rodríguez

BALANCE DE MASA SIN REACCIÓNQUÍMICA EN ESTADO ESTACIONARIO

Luis Carlos Prada Socha 2102370
Andrés Tobías Quiñones Díaz 2102371

TALLER

BALANCE DE MASA SIN REACCIÓN QUÍMICA EN ESTADO ESTACIONARIO
(Primera Parte)

PROBLEMA 1: Dado el siguiente esquema, determine si la corriente W entra o sale del sistema y calcule su composición.
W
50% EtOH
10% MeOH
40% H2O
F=100lb
80% EtOH
15% MeOH
5% H2O

P= 60 lbF=100 lb

WF EtOH = 0.5
WFMeOH = 0.1
(H2O, 40%)

W =?
WW EtOH
WWMeOH
(WWH2O)

P= 60 lb

WP EtOH = 0.8
WPMeOH = 0.15
(H2O, 5%)

Solución:
Diagrama cuantitativo:






Tabla de Grados de Libertad |
NVI | 9 |
NBMI | 3 |
NFC | 2 |
NCC | 4 |
NRC | 0 |
G de L0 |

El problema se encuentra correctamente especificado.
Suponiendo que W entra al sistema:
* Balance total de flujos:
P = F + W
60 = 100 + W
W= - 40 [lb]
Por tanto la suposición hecha es falsa, es decir, la corriente W debe estar saliendo del sistema no entrando; así tenemos que:
F = W + P
100 = W + 60
W = 40 [lb]

Ahora calculando las composiciones de lacorriente W
* Balance de EtOH:
F (WF EtOH) = P (WP EtOH) + W (WW EtOH)
F (0.5) = P (0.8) + W (WW EtOH)
100(0.5) = 60(0.8) + 40(WW EtOH)

WW EtOH = 1000.5-60(0.8)40 =0.05% (EtOH)W = 5%
* Balance de MeOH:
F (WFMeOH) = P (WPMeOH) + W (WWMeOH)
F (0.1) = P (0.15) + W (WWMeOH)
100(0.1)= 60(0.15) + 40(WWMeOH)

WWMeOH= 1000.1-60(0.15)40 =0.025% (MeOH)W = 2.5%

Para calcular la fracción en peso de H2O en la corriente W lo podemos hacer tanto por la definición de fracción como por el balance de masa. Así se tiene:
* Por definición:
i=1nWi=1
Por tanto
1 = WW EtOH + WWMeOH + WW H2O
1 = 0.05 + 0.025 + WW H2O
WW H2O = 1 – 0.05 – 0.025 = 0.925 % (H2O)W = 92.5 %
* Balance de H2O:
F (WF H2O) = P (WP H2O) + W(WW H2O)
F (0.4) = P (0.05) + W (WW H2O)
100(0.4) = 60(0.05) + 40(WW H2O)

WW H2O =1000.4-60(0.05)40 = 0.925% (H2O)W = 92.5 %

PROBLEMA 2: Dado el siguiente esquema, determine si la corriente B entra o sale del sistema, calcule del flujo másico de las corrientes B y C.
50% EtOH
10% MeOH
40% H2O

A= 100 Kg/s
B =?

22% MeOH
78% H2O

91% EtOH
9% H2O

C =?A=100 Kg

WA (EtOH) = 0.5
WA(MeOH) = 0.1
(H2O, 40%)

B =?
WB(MeOH)= 0.22
(H2O, 78%)

C=?

WC (EtOH) = 0.91
(H2O, 9%)

Solución:
Diagrama cuantitativo:
B.C. = 1 [s]





Tabla de Grados de Libertad |
NVI | 7 |
NBMI | 2 |
NFC | 1 |
NCC | 4 |
NRC | 0 |
G de L 0 |
Elproblema se encuentra correctamente especificado. Ya que el balance de masa del agua no es independiente.
Para saber la dirección del flujo B primero tenemos que conocer el valor de la corriente C, entonces:
* Balance de EtOH:
A (WF (EtOH)) = C (WC (EtOH))
F (0.5) = C (0.91)
100(0.5) = C (0.9.1)
C = 1000.50.91 = 55[Kg]
Suponiendo que la corriente B está saliendo, entonces tenemos:* Balance total de flujos:
A = B + C
100 = B + 55
B = 45 [Kg]
La suposición hecha anteriormente es correcta, es decir, la corriente B está saliendo.
PROBLEMA 3: Un gas contiene 5 % molar de C3H8, 9% molar de C4H10, 16% molar de O2, 35% molar de N2 y el resto de H2O. Calcule la composición en peso de este gas en base húmeda y en base seca.

Solución:
B.C. = 100 [lb-mol]...