Procesos transitorios

INTRODUCCIÓN
Para realizar el análisis planteado se necesita utilizar una analogía común en el caso de los volúmenes de control, donde se estudian situaciones relacionadas al medio ambiente y que se basa en equipararlo con un tanque de buena mezcla. Por ejemplo, en el caso de un lago es razonable suponer que los compuestos que entran en éste, se mezclan en todo el volumen del lago. El términoReactor de Flujo Completamente Mezclado (RFCM) se utiliza para nombrar un sistema de tal naturaleza.
MARCO TEÓRICO
Lo procesos físicos son aquellos en los que no cambia la composición de ninguna sustancia; son también aquellos que son reversibles, ya que no ocurren cambios de energía y se detectan por observación o por medición.
Ejemplos de procesos físicos pueden ser:Solidificación del agua (ya que dicho proceso es reversible) Sal y agua (ya que no hay formación de nuevas sustancias porque seguimos teniendo agua y sal, además de ser un proceso reversible) El empleo de balance de materia es fundamental para la ingeniería ambiental y constituye una base para el diseño de reactores, ya que es una herramienta esencial para solucionar problemas de ingeniería yciencias ambientales.
El balance de materia es un método matemático que se basa en la ley de conservación de la materia, que establece que la masa de un sistema cerrado permanece siempre constante (excluyendo, por supuesto, las reacciones nucleares o atómicas y la materia cuya velocidad se aproxima a la velocidad de la luz).
La masa que entra en un sistema debe, por lo tanto, salir delsistema o acumularse dentro de él, es decir:
Entradas = Salidas + Acumulación Los balances de materia se desarrollan comúnmente para la masa total que cruza los límites de un sistema. También pueden enfocarse a un elemento o compuesto químico. Cuando se escriben balances de materia para compuestos específicos en lugar de para la masa total del sistema, se introduce un término de producción:Entradas + Producción = Salidas + Acumulación Los balances de materia pueden ser integrales o diferenciales.
Balance integral: se enfoca en el comportamiento global del sistema, mientras que un balance diferencial se enfoca en los mecanismos dentro del sistema (los cuales, a su vez, afectan el comportamiento global). Para poder hacer un balance integral de materiaprimero se deben identificar los límites del sistema, es decir, cómo el sistema está conectado al resto del mundo, y cómo el resto del mundo afecta al sistema. Balance diferencial: se debe describir también el interior del sistema. En los casos más simples, este se considera homogéneo (perfectamente mezclado). También pueden clasificarse de la siguiente forma:
Balance de masaglobal o total: Se realiza en todo el sistema considerando las masas totales de cada una de las corrientes de materiales. Balance parcial: Se realiza en los subsistemas considerando un determinado componente en cada una de las corrientes.
Balance molar: Si en el sistema no se originan cambios químicos.
Balance atómico: Si en el sistema hay cambios químicos.Balance volumétrico: Si no se originan cambios de estado. Como ya mencionamos anteriormente los reactores de flujo completamente mezclados son utilizados para modelar los casos de cómo agentes contaminantes fluyen por un volumen de control. En teoría estos reactores constan de un tanque dotado de un mecanismo de agitación que garantiza un mezclado que haga que toda la mezcla sea uniforme. Estetipo de reactores opera de forma continua, es decir, los flujos de entradas y salidas son permanentes.
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Reactor de mezcla completa
Para un reactor de mezcla completa, la ecuación de balance de masa se plantea de manera diferente debido a que existe un flujo estable (por tanto se supone que la tasa de materia acumulada es cero) y una velocidad de reacción de la materia...