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Presentacion genesis

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Presentacion genesis

  1. 1. INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA Autor: Génesis Pino
  2. 2. Introducción Conservación de la masa Ejemplos Relación de masa y volumen Ley de los gases ideales Unidades molares Reactivo en exceso Otros conceptos básicos Balance de materia Con una corriente Con varias corrientes Balance de energía Sistemas cerrados Sistemas abiertos Conclusión C O N T E N I D O C O N T E N I D O
  3. 3. INTRODUCCIÓN Esta presentación tiene como objetivos principal el estudio de los conceptos básicos que rigen los sistemas y procesos industriales. También se darán conceptos básicos para resolver balances de materia en estado estacionario tanto para procesos de una corriente como de varias corrientes. Se conocerán los conceptos de purga, bypass y recirculación y como son aplicados en la actualidad. Finalmente se tratará el tema de balance de energía para sistemas abiertos y cerrados y un paso a paso de como resolver problemas de este tipo.
  4. 4. CONSERVACIÓN DE LA MASA Es una de las leyes fundamentales de las ciencias naturales Fue elaborada por Mijail Lomonósov “En toda reacción química la masa se conserva, es decir, la masa total de los reactivos es igual a la masa total de los productos” Entrada + Generación – Salida – Consumo = Acumulación
  5. 5. EJEMPLOS La reacción química entre el hidrógeno gaseoso (H2) y el cloro gaseoso (Cl2) da como resultado ácido clorhídrico (HCl) 𝐻2 + 𝐶𝑙2 → 𝐻𝐶𝑙 Cuando una vela arde no se gana ni se pierde masa. La masa total de la cera y del oxígeno molecular (O2) presente antes de la combustión es igual a la masa total de dióxido de carbono (CO2), vapor de agua (H2O) y cera sin quemar que quedan cuando la vela se apaga. 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑟𝑎 + 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑂2 → 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 + 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝐻2 𝑂 + 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑟𝑎 sin 𝑞𝑢𝑒𝑟𝑚𝑎𝑟
  6. 6. RELACIONES DE MASA Y VOLUMEN EN REACCIONES QUÍMICAS La masa y el volumen en las reacciones químicas se pueden relacionar gracias a la estequiometria que se define así: Es el cálculo para una ecuación química balanceada que determinará las proporciones entre reactivos y productos en una reacción química Los cálculos estequiométricos requieren el manejo adecuado de la masa molar de las sustancias que participan en una reacción, el ajuste de las ecuaciones químicas, así como la ley de la conservación de la masa y la ley de las proporciones definidas.
  7. 7. LEY DE LOS GASES IDEALES La ecuación del gas ideal se basa en las leyes de Boyle, la de Gay-Lussac, la de Charles y la ley de Avogadro. Esta ley se expresa en la siguiente ecuación: 𝑃 ∗ 𝑉 = 𝑛 ∗ 𝑅 ∗ 𝑇 Donde P = Presión (Atm) V = Volumen (L) n = Nº de moles (mol) R = Constante para gases ideales T = temperatura (K) 𝑁𝑜𝑡𝑎: 𝑅 = 0,082 𝐿 ∗ 𝑎𝑡𝑚 𝐾 ∗ 𝑚𝑜𝑙
  8. 8. UNIDADES MOLARES Básicamente un mol de cualquier sustancia es un peso igual al peso molecular expresado en unidades de masa atómica. Esto implica que un mol de cualquier sustancia contiene exactamente el mismo número de moléculas. Sus unidades son las siguientes: Mol Kmol Libmol Milimol La masa molar es una propiedad física definida por su masa sobre cantidad de sustancia como por ejemplo: gramos/mol
  9. 9. EXCESO DE REACTIVOS Da a conocer o limita la cantidad de producto formado. Es el reactivo que no se consume completamente en la reacción química ReactivoLimitante Reactivoenexceso
  10. 10. OTROS CONCEPTOS BÁSICOS Grado de conversión • relación entre la cantidad convertida de un reactivo y la cantidad alimentada del mismo. Porcentajes de composición • Es la cantidad de una determinada sustancia en una mezcla. Por ejemplo el aire está formado por 79% de nitrógeno y 21% de oxígeno. Densidad • Es la cantidad de masa que hay en un determinado volumen de una sustancia. Peso Específico • Es la relación del peso de una sustancia y su volumen.
  11. 11. BALANCE DE MATERIA CON UNA SOLA CORRIENTE Solo tiene una corriente de entrada Solo tiene una corriente de salida Son ejercicios de balance sencillos Masa que entra Masa que sale Unidad de proceso Balance de materia: Masa que entra = Masa que sale Nota: Cuando un sistema se encuentra en estado estacionario significa que sus características no varían con el tiempo
  12. 12. BALANCE DE MATERIA CON VARIAS CORRIENTES Recirculación • Es el proceso mediante el cual el material que no reaccionó vuelve a ingresar a la corriente de entrada Bypass • Consiste en bifurcar una corriente de alimentación para que no pase por determinado proceso Purga • Es la corriente de salida donde se eliminan sustancias no deseadas del proceso
  13. 13. EJEMPLO DE RECIRCULACIÓN EN LA INDUSTRIA En la imagen se observa un contactor de glicol, equipo utilizado para extraer el 93% del agua a una corriente de gas, esto se logra poniendo en contacto el glicol en contracorriente con el gas. El glicol pasa por un proceso de regeneración para eliminar el agua absorbida y volver a usarse; por lo cual el glicol se recircula constantemente al contactor.
  14. 14. EJEMPLO DE PURGA EN LA INDUSTRIA En la imagen se observa un separador trifásico horizontal, las corrientes de entradas provienen de diversas fuentes y son gas en estado líquido con una fracción de agua. En este ejemplo la purga se observa en el fondo de separador y es el agua que debe extraerse para no afectar equipos que se encuentran aguas abajo del proceso también para mantener las propiedades del gas procesado de acuerdo a las especificaciones
  15. 15. EJEMPLO DE BYPASS EN LA INDUSTRIA En la imagen se observa un filtro utilizado para eliminar partículas de sustancias no deseadas en la corriente del gas, en condiciones normales el gas pasa por el filtro para eliminar las partículas pero en caso que el filtro colapse y sea necesario cambiar sus componentes internos, existe un desvió (bypass) para no afectar el proceso.
  16. 16. BALANCE DE ENERGÍA (SISTEMA CERRADO) Un sistema de proceso por lotes es cerrado. Es posible escribir el balance de energía integral para un sistema cerrado entre dos instantes dados. Como la energía no puede crearse ni destruirse, los términos de generación y consumo del balance general se cancelan quedando: Sistema cerrado: Intercambia energía pero no masa Sistema abierto: Intercambia masa y energía Entrada – Salida = Acumulación
  17. 17. BALANCE DE ENERGÍA (SISTEMA ABIERTO) Un balance de materia de un sistema abierto significa que hay masa que atraviesa las fronteras del sistema a medida que este ocurre. Para introducir la masa al sistema es necesario realizar trabajo sobre el mismo y cuando emerge masa del sistema se lleva a cabo trabajo sobre los alrededores. Ambos términos de trabajo deben incluirse en el balance de energía 1. Determinar las velocidades de flujo de todos los componentes 2. Determinar las entalpías específicas de cada componente. 3.Escribir la forma adecuada del balance de energía y resolverlo para la cantidad deseada
  18. 18. CONCLUSIÓN Luego de realizada la presentación se concluye lo siguiente: La masa no se crea ni se destruye, solo se transforma. En química, la estequiometria sirve para relacionar la masa y el volumen. La ecuación del gas ideal relaciona las leyes de Boyle, Gay-Lussac, Charles y la ley de Avogadro. El reactivo en exceso es el que queda sin reaccionar completamente durante la reacción. Los balances de materia se basan en la ley de conservación de la masa para la resolución de problemas Los balances de energía pueden realizarse a sistemas abiertos o cerrados.

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