Nociones Quimica Tecnica

Conceptos que frecuentemente se aplican de modo incorrecto
Conceptos cinéticos
En un proceso cualquiera en fase líquida A  bB  cC  rR  sS , se parte de cierta concentración de A
CA0, de B CB0 y de CC0
Si el reactivo limitante es A, aquel que se introduce en menor cantidad, referida a la cantidad
estequiométrica. Todas las concentraciones se ponen en función de A.
A

C A  C A0 (1  XA )

CB 0  C A 0

CB 0
 C A0 M
C A0

CC 0  C A0

CC 0
 C A0 N
C A0

C A  C A0  C AO X A  C AO (1  X A )

CB  CB 0  bC AO X A  C AO  M  bX A 

CR  CR 0  rC AO X A

CC  CC 0  cC AO X A  C AO  N  cX A 

CS  CS 0  sC AO X A

Es frecuente que CR0 y CS0 sean nulos
Si fuera B el reactivo limitante

1
c
r
s
A B  C  R  S
b
b
b
b

ab A  B cb C  rb R  sb S

Se procedería de modo semejante.
CB  CB 0  X B  CBO 1  X B 
C A  C A0  abCBO X B  CBO  L  ab X B 

CR  CR 0  rbCBO X B

CC  CC 0  cbCBO X B  CBO  L  cb X B 

CS  CS 0  sb CBO X B

Ahora bien la cinética viene dada por la expresión de la velocidad que será función o no de cada reactivo
y /o producto independiente de cual sea el reactivolimitante.
Procesos a presión constante con variación en el número de moles .

En procesos en fase gas, puede haber variación en el número de moles, y la variación se hace corresponde
con la conversión del reactivo limitante
Sea el proceso A  2 B  C  D , Se introduce una concentración de 10mol/m3 de A 12mol/m3 de B y 23
mol/m3 de inertes.
Reactivo limitante

B

Numero de moles de entrada en1 m3

10+12+23=45

Número de moles de salida si la conversión fuera total
Variación en el número de moles

B=0; A=4; Inertes= 23; C =6; D = 6 total 39

Nfinal  Ninicial 39  45

 0,144  
Ninicial
45

Las concentraciones vienen dadas ahora por las expresiones :
C A  CBO

(0,833  0,5 X B )
1  0,144 X B

CB  CBO

1  X B 

1  0,144 X B

CR  0,5CBO

XB
1 0,144 X B

CS  0,5CBO

XB
1  0,144 X B

Reactor mezcla total:

Recordar las condiciones de concentración y temperatura en el interior del reactor coinciden con las de la
corriente de salida y son estas las que intervienen en la expresión cinética.
Diseño de reactor de flujo pistón

En la resolución del diseño de un reactor de flujo pistón (análogo a la resolución de un reactordiscontinuo) se llega a una expresión del tipo
X

X

V
dX A
dX A


QC A0 0 rA 0 F ( X A )
La integral no siempre tiene solución analítica, por ello SE RECOMIENDA HALLAR LA SOLUCIÓN
NUMERICA.
El método más simple de solución numérica es sustituir la integral por un sumatorio de incrementos,
haciendo el incremento de X constante:
XN



X0

dX

F(X )



X

F(X )1

 X 2  F ( X )  F ( X
n

1

1

i

0

i



i 1 ) 

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1




 FX  FX
FX N  2 FX N 1 FX N 1 FX N
FX 1 FX 2 FX 2 FX 3
0
1
X 


 .........

2
2
2
2
2



XN





X1

dX
 X
F(X )








1
1
1
1
1
1
.


 ........



FX N  2 FX N 1 2 FX N 
 2 FX 0 FX1 FX 2

Este método es tanto más preciso cuanto mas pequeño sea el incremento de X, esto conlleva un número
elevado de cálculos de F(X). Sin embargo se puede conseguir suficiente precisión con intervalos de 0,1.
Es frecuente cometer un error o en el planteamiento de la solución analítica (aún cuando la tuviere) o al
hallar los coeficientes y si la solución se debe encontrar en un intervalo detiempo corto, pensemos en un
examen, puede consumir más tiempo, se ha demostrado que es más frecuente hallar un resultado erróneo
o muy alejado del valor correcto, con la solución analítica, por todo ello, se recomienda encarecidamente,
utilizar el método numérico.
Ejemplo práctico

Se desea conocer el volumen de un reactor de flujo ideal tipo pistón, e isotermo necesario
para llevar a...