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• Antony Waldir Garcia

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Cálculos Aplicados a la Ingeniería Química Práctica Calificada Nº2 Entrega: Martes 14 de noviembre en horas de clase. 1. Resuelva la aplicación “Batería de reactores alimentados en paralelo”, utilizando la transformada de Laplace. 2. La sustancia A se difunde unidireccionalmente perpendicularmente sobre una superficie de espesor L, mientras reacciona irreversiblemente con el material de la misma, siguiendo un modelo de primer orden. Este proceso de difusión-reacción se describe con la siguiente expresión:

d 2CA k  CA D dz 2

z  0 C A  C A0

;

zL

dCA 0 dz

Demostrar que el perfil de concentraciones es:  k  cosh   z  L   C  D  c z  A  C A0  k  cosh  L   D  Utilice la transformada de Laplace. 3. En un reactor continuo de mezcla perfecta (CSTR) se desarrolla la siguiente reacción: A+BP. La velocidad de descomposición del reactante A esta dada por:

rA  kCA Ambos reactantes se mezclan previamente en un tanque agitado, según el siguiente diagrama:

El proceso se desarrolla en estado estacionario, y en esta condición la concentración del reactante A en el mezclador y en el reactor es:

CAm 

q0 C A0 q

CA 

q0 C A0 q  kV

En este proceso no todo el reactante A se descompone. La planta no opera continuamente las 24 h del día, por tanto el último turno de trabajo debe detener el proceso, es decir se debe cerrar los flujos de reactante puro.

Como el reactante A es una sustancia muy valiosa, se plantea el siguiente procedimiento: recircular parte del producto al tanque mezclador hasta disminuir, en lo posible, la concentración del reactante A.

Por tanto, el sistema pasa al estado no estacionario, en donde la concentración de A en el tanque mezclador y el reactor varía con el tiempo. Si se considera que los volúmenes del mezclador y el reactor, Vm y V, respectivamente, no cambian; determinar una expresión que permita conocer el comportamiento de A a la salida del reactor en función del tiempo, y de esta manera poder tomar una decisión de cuándo detener el proceso. Considerar que q = 50 lpm; q0 = 20 lpm; V = 80 L; Vm = 50 L; k = 0,001 min-1; CA0 = 0,1 M. Balance de A en el mezclador: Balance de A en el reactor:

q0 C A  qC Am  Vm

dCAm dt

Utilice la transformada de Laplace.

qCAm  qCA  VkCA  V

dCA dt