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CDP1-AA Un reactor de 200 dm3-lote de volumen constante es presurizado a 20 atm con una mezcla de 75% de A y 25% inerte. La reacción en fase gaseosa se lleva a cabo isotérmicamente a 227 º C.
Figura CDP1-AA-1: Reactor de volumen constante Datos V = 200-dm 3 P = 20 atm T = 227 C
a) Asumiendo que la ley del gas ideal es válida, cuantas moles de A hay en el reactor inicialmente? inicialmente? Cuál es la concentración concentración inicial de de A?
Capítulo 1
Ec. CDP1-AA-1 Ec. CDP1-AA-2
Ec. CDP1-AA-3
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Ec. CDP1-AA-4
b) Si la reacción es de primer orden:
Calcular el tiempo necesario para consumir 99% de A.
Capítulo 1
∫ ∫
Ec. CDP1-AA-5 Ec. CDP1-AA-6 Ec. CDP1-AA-7 Ec. CDP1-AA-8
Ec. CDP1-AA-9
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c) Si la reacción es de Segundo orden:
Calcular el tiempo para consumir el 80% de A. También calcular la presión en el reactor en este momento si la temperatura es 127 C.
∫ ∫
Ec. CDP1-AA-10 Ec. CDP1-AA-11 Ec. CDP1-AA-12 Ec. CDP1-AA-13
Ec. CDP1-AA-14
Calcular la presión en el reactor en este momento si la temperatura es 127 C. A+ i
B +C
Ec. CDP1-AA-15
Capítulo 1
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Ec. CDP1-AA-16 Ec. CDP1-AA-17
Capítulo 1
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P1-7A. Calcule el tiempo que tomará reducir el número de moles de A a 1% de su valor inicial en un reactor intermitente de volumen constante para la reacción y los datos del ejemplo 1-1.
A
B
Datos del ejemplo 1-1: k=0.23min-1 NAo=100moles
Capítulo 1
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Capítulo 1
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P1-8A. ¿Qué suposiciones se realizaron al deducir la ecuación de diseño para? a) El reactor intermitente? b) El CSTR? c) El reactor de flujo tapon? d) El reactor de lecho empacado? e) Explique con palabras el significado de ¿Es la velocidad de reacción una cantidad extensiva? Explique su respuesta
RESOLUCION a) Las suposiciones son las siguientes:
Un reactor intermitente no tienen flujo de entrada de reactivos ni flujo de salida de productos, por lo que la ecuación de balance molar queda definida de la siguiente forma:
0
0
Si la mezcla de reacción es perfectamente mezclada, de manera que no hay variación en la velocidad de reacción en todo el volumen, es decir en todo el volumen de la reacción.
b) Las suposiciones para un reactor CSTR son:
Opera en estado estacionario y se asume que produce una mezcla perfecta.
No hay dependencia del tiempo o de la posición en la temperatura, la concentración o de la velocidad de reacción, es decir, todas las variables son iguales en todos los puntos del interior del reactor.
Capítulo 1
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c) Las suposiciones para un reactor de flujo pistón (PFR) son:
No hay variación radial en la velocidad de reacción. La P=constante, T=constante, ε=0, v=constante Ni
o
t
Flujo estacionario y no hay acumulación
d) Las suposiciones para un reactor de lecho empacado (PBR) son:
Flujo estacionario y no hay acumulación No hay gradientes radiales de concentración, temperatura o velocidad de reacción.
[] [ ] [ ]
L a caída de presión a través del reactor y la desactivación del catalizador son despreciables.
e) Explique con palabras el significado de una cantidad extensiva? Explique su respuesta
Para la reacción:
¿Es la velocidad de reacción
es el numero de moles del reactivo A por unidad de tiempo por unidad de volumen:
es la velocidad de desaparición de la especie A por unidad de masa (o área) del catalizador:
es la velocidad de formación (generación) de la especie A por unidad de masa (o área) del catalizador:
Capítulo 1
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es una propiedad intensiva, es decir, se trata de una función de la concentración, temperatura, la presión y el tipo de catalizador (en su caso), y se define en cualquier punto (ubicación) dentro del sistema. Es independiente de la cantidad. Por otro lado, una propiedad extensiva se obtiene mediante la suma de las propiedades de los subsistemas individuales dentro del sistema total, en este sentido, es independiente de la `medida` del sistema.
Capítulo 1
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P1-9A. Use el balance de moles para deducir una ecuación análoga a la ecuación (1-7) para un CSTR fluidizado que contenga partículas de catalizador, en términos de peso del catalizador W y otros parámetros apropiados. Entrada- Salida+ Generación= Acumulación
En el reactor no hay acumulación, entonces tenemos:
Densidad del catalizador:
Entonces:
Integrando:
Reemplazando la ecuación de balance en W se tiene:
Capítulo 1
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P1-10. Explique cómo se puede convertir la ecuación que muestra el balance general en moles para una especie j dada a una ecuación general de balance en masa para las mismas especies.
∫ ∫ ∫ () ∫
Ec. P1-10-1
Si consideramos que M j es el peso molecular de las especies j
Donde,
es el flujo másico de j dentro del reactor y
Si se multiplica
Para
Ec. P1-10-2
Ec. P1-10-3
en el balance de moles para especies j, se tiene que: Ec. P1-10-4
constante,
Capítulo 1
Ec. P1-10-1 Ec. P1-10-1
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P1-11.Consideremos una célula como un reactor. El licor de remojo de maíz nutriente penetra a la célula del microorganismo Penicilliumchrysogenum y se descompone para formar productos tales como aminoácidos, ARN y ADN. Escriba un balance de masa inestable para a)
El licor de remojo de maíz
b)
El ARN
c)
La penicilina
Asuma que en la célula hay mezcla perfecta y que el ARN permanece dentro de la célula
SOLUCIÓN:
Capítulo 1
[ ] [ ] [ ] Página 12
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[ ] [ ]
Reemplazando los datos tenemos
a) Licor de remojo de maiz Condiciones:
Mezcla perfecta:
Como es una mezcla perfecta asumimos que
b) ARN
es constante
Condiciones: Capítulo 1
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Permanece dentro de la celula. Mezcla perfecta =>
c) Penicilina
Condiciones: Mezcla perfecta =>
P1-12A. En 2002, Estados Unidos produjo 32,5% de los productos químicos a nivel mundial, según la tabla “Gllobal Top 50”, Chemi cal and En gineeri ng
, 28 de julio de 2003. En la tabla P1-12.1 se listan 10 productos químicos News más producidos en 2002 . TABLA P1-12.1 PRODUCCIÓN QUÍMICA
Capítulo 1
Productos Miles de químicos toneladas de 2002 métricas
Intervalo en 1995
Productos Miles de químicos toneladas de 2002 métricas
1. H2SO4 2. N2
1 2
6. H2 7. NH3
36567 26448
13989 13171
Intervalo en 1995
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3. C2H4 4. O2 5. C3H6
23644 16735 14425
4 3 9
8. Cl2 9. P2O5 10. C2H2Cl2
11362 10789 9328
10
Referencias: Chemical and Engineering News, 7 de Julio de 2003, http://pubs.acs.org/cen/
TABLA P1-12.2 PRINCIPALES COMPAÑÍAS EN VENTAS Posición Posición Posición Posición Posición Compañía 2002 2001 2000 1999 1995 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 2 3 5 4 8 9 7
2 1 3 5 4 10 8 7
2 1 3 6 4 9 10
Venta de productos químicos [millones de dólares] Dow Chemical 27609 Dupont 26728 Exxon Mobil 16408 General Electric 7651 Huntsman Corp 7200 PPG Industries 5996 Equistar Chemicals 5537 Chevron Philips 5473 Eastman Chemical 5320 Praxair 5128
1 2 3 6
Referencias: Posición en 2002: Chemical and Engineering New, 12 de mayo de 2003 Posición en 2001: Chemical and Engineering New, 13 de mayo de 2002 Posición en 2000: Chemical and Engineering New, 7 de mayo de 2001 Posición en 1999: Chemical and Engineering New, 1 de mayo de 2000 http://pubs.acs.org/cen/
(a)
¿Cuáles fueron los 10 productos químicos más producidos en el año que acaba de terminar? ¿Hubo cambios significativos respecto de las estadísticas de 1995? El mismo número de C&E News menciona las compañías químicas que más ventas tuvieron, como se indica en tabla P1-12.2 Los 10 productos químicos más producidos son:
Tabla 12-3 Posición 2002 Capítulo 1
Productos químicos Página 15
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de 2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
H2SO4 N2 C2H4 O2 C3H6 H2 NH3 Cl2 P2O5 C2H2Cl2
Los cambios que existieron en las estadísticas son:
Tabla 12-4 Posición en 2002 3 4 5 7 8
Productos químicos C2H4 O2 C3H6 NH3 Cl2
Posición en 1995 4 3 9 6 10
Productos químicos de 2002 23644 16375 14425 13171 11362
El Oxígeno y Amoníaco son los productos químicos que han subido de posición. El Eteno, Propeno y Cloro son los productos químicos que han bajado de posición.
(b)
¿Cuáles son las 10 compañías más destacadas en ventas para el año inmediato anterior? ¿Hubo cambios significativos respecto de las estadísticas de 2002?Las 10 compañías más destacadas en ventas son: Tabla 12-5
Posición 2001 1 2 Capítulo 1
Compañía Dow Chemical Dupont Página 16
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3 4 5 6 7 8 9 10
Exxon Mobil Huntsman Corp General Electric Chevron Philips PPG Industries Equistar Chemicals
Los cambios que existieron en las estadísticas son: Tabla 12-6 Posición 2002
Compañía
4 5 6 7 8 9 10
General Electric Huntsman Corp PPG Industries Equistar Chemicals Chevron Philips Eastman Chemical Praxair
Posición 2001 5 4 8 9 7
Venta de productos químicos [millones de dólares] 7651 7200 5996 5537 5473 5320 5128
Huntsman Corp y Chevron Philips son las empresas que han subido de posición. General Electric, PPG Industries y Equistar Chemicals son las empresas que han bajado de posición. Eastman Chemical y Praxair son empresas que no se encuentran listadas para el 2001.
(c)
¿Por qué cree que el H2S04 es la sustancia química más producidad?.¿Cuáles son algunas de sus aplicaciones? El ácido sulfúrico es importante materia prima en manufatura. Se utiliza en alguna fase de la fabricación de casi todos los productos industrialess. Es usado en la fabricación de otros ácidos fuertes A continuación se en listan algunas aplicaciones:
Capítulo 1
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-
Se usado en la producción de fertilizantes, tales como sulfato de amonio (NH4) 2SO4, superfosfato Ca (H2PO4)2, que se forma cuando el fosfato de roca se trata con ácido sulfúrico.
-
Se utiliza como agente deshidratante
-
Se utiliza en la fabricación de explosivos, tintes, otros ácidos, papel pergamino, pegamento, la purificación del petróleo y la recolección de los metales.
-
Se utiliza para eliminar los óxidos de hierro y de acero antes de galvanizado electrolítico
-
Se utiliza en la metalurgia no-ferrosa, la producción de rayón y película
-
Como reactivo de laboratorio y reactivo de ataque y en las baterías de almacenamiento
-
(d)
También es aditivo alimenticio de propósito general.
¿Cuál es la producción anual (lb/ano) de etileno, óxido de etileno y benceno? - La producción anual de etileno por año en el 2002 es 5,21*10 10 lb/ año - La producción anual de óxido -etileno por año en el 2002 es 7,6*10 9 lb/ año - La producción anual de benceno por año en el 2002 es 1,58*10 10 lb/ año
(e)
¿Por qué cree que hay tan pocas sustancias químicas orgánicas entre los 10 principales? Porque la base del material crudo , carbón y petróleo para la química orgánica es muy limitada and su producción no es creciente como producción de material crudo para química inorgánica
P1-13A. Remitiéndose al material del texto y las referencias adicionales para reactores comerciales que se dan al final del capítulo, llene la tabla P1-13 Tabla P1-13 COMPARACIÓN DE TIPOS DE REACTORES Tipo
Tipos de fases Característica presentes Uso
Capítulo 1
Ventajas
Desventajas
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Los reactivos se alimentan al inicio del proceso, durante la reacción no se Batch añade ni retira nada. A éste reactor se lo enfira o calienta facilmente.
1. En la industria a 1. Fase líquida. pequeña escala. 2. Fase gas. 2. En laboratorios de 3. Sólido - experimentación. Líquido. 3. Farmaceúticas. 4. Fermentación.
1. Alta conversión por unidad de volumen. 2. Flexibilidad para usar en varias reacciones.
1. Altos costos de operación. 2. Calidad del producto variable.
1. Se usa cuando se requiere agitación. 2. Cuando se necesita corrientes en serie en diferente configuración.
1. Operación contínua. 2. Buen control de la temperatura. 3. Dos posibles fases de reacción. 4. Simplicidad en la de construcción. 5. Bajos costos de operación. 6. Fácil limpieza.
1. Baja Conversión por unidad de volumen. 2. Es posible que haya una mala agitación. 3. Requiere de entrada de alta potencia.
1. Alta conversión 1. Reacciones por unidad de rápidas. volumen. 2. Reacciones 2. Fácil homogéneas. mantenimiento. 3. Reacciones 3. Bajos costos de heterogéneas. operación. 4. Flujo contínuo. 4. Operación contínua.
1. Gradiente térmico no deseado. 2. Pobre control de la temperatura. 3. Limpieza costosa.
1. Alta conversión Reactor 1. Se usa 1. Fase gas por unidad de tubular principalmente en (catalizador volumen. empacado con reacciones sólido). 2. Bajos costos de PBR partículas de heterogéneas en fase 2. Reacciones operación. catalizador con catalizador Gas - Sólido. 3. Operación sólido. sólido. contínua.
1. Gradiente térmico no deseado. 2. Pobre control de la temperatura. 3. Canalización. 4. Limpieza costosa.
Flujo contínuo de reactivos y productos. CSTR Composición uniforme a lo largo del reactor.
1. Fase líquida. 2. Gas Líquido. 3. Sólido Líquido.
Un reactor largo, o varios reactores CSTR en serie. No hay 1. Principalmente PFR variación radial y la fase gaseosa concentración cambia a lo largo de la longitud.
P1-14(h) En la figura P1-10 se muestra diagramas esquemáticos de la cuenca de los Ángeles. El fondo de la cuenca cubre aproximadamente 700 millas cuadradas (2*10 10 ft2) y está rodeado casi en su totalidad por cordilleras. Si suponemos una altura de inversión de 2000 pies en la cuenca, el volumen de Capítulo 1
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aire que hay en su interior es de 4*10 3 ft3. Usaremos este volumen del sistema para modelar la acumulación y desaparición de contaminantes del aire. Como primera y muy burla aproximación, trataremos de la Cuenca de los Ángeles como un recipiente bien mezclado (análogo a un CSTR) en el que no hay variaciones especificas en la concentración de los contaminantes. Considere sólo el contaminante monóxido de carbono y suponga la fuente de CO es el escape de los automóviles de los cuales en promedio están ocupando en la cuenca 400.000 en cualquier momento dado. Cada automóvil produce aproximadamente 3000 píes cúbicos de escape que contienen 2% en moles de monóxido de carbono.
Realizaremos un balance molar de estado no estacionario para el CO que sale de área de la c urva por un viento “Santa Ana”. Una Santa Ana es un viento de alta velocidad que se origina en el desierto de Mojave al noreste de Los Ángeles. Este aire desértico limpio fluye hacia la cuenca por un corredor que corredor que supondremos tiene 20 millas de anchura y 2000 pies de altura (altura de inversión) y sustituye al aire contaminado, el cual fluye hacia el mar o hacia el sur. La concentración de CO en el viento Santa Ana que entra en la cuenca es de 0.08 ppm (2.04 *10-10 lb mol/ft3).
a) ¿Cuántas libras mol de gas hay en el volumen de sistemas que escogimos para la cuenca de los Ángeles, si la temperatura es de 75ºF y la presión es de 1 atm? (En el Apéndice B se dan los valores de la constante de los gases ideales). Capítulo 1
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b) ¿Con qué velocidad, F CO,A , emiten monóxido de carbono
todos los
Automóviles hacia la cuenca (lb mol CO/h)? c) Calcule la velocidad de flujo volumétrico (ft 3/h) de un viento de 15 mph a través del corredor de 20 millas de anchura y 2000 pies de altura. d) ¿Con qué velocidad F CO,S, induce el viento Santa Ana monóxido de carbono en la cuenca (lbmol/h)? e) Suponiendo que las velocidades de flujo volumétrico de entrada y salida de las cuenca son idénticas, v=v o, demuestre que el balance molar no estacionario de CO dentro de la cuenca es
f) Verifique que la solución de la ecuación (P1-10.1) es
g) Si la conversión inicial de monóxido de carbono en la cuenca antes de que comience a soplar el viento Santa Ana es de 8ppm (2.04*10 -8 lbmol/ft3). Calcule el tiempo requerido para que el monóxido de carbono alcance un nivel de 2 ppm.
DATOS
Capítulo 1
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CÁLCULOS a)
] [
b)
c)
d)
Capítulo 1
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e)
Ecuación de flujo no estacionario
f)
g)
8ppm (2.04*10-8 lbmol/ft3).
2 ppm.
Capítulo 1
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Capítulo 1
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P1-15B
La reacción
Se efectuará isotérmicamente en un reactor de flujo continuo. Calcule los volúmenes de los reactores tanto CSTR como del PFR necesarios para consumir 99% de A (es decir, C A=0.01CAo) si la velocidad de flujo molar que entra es 5(mol/h) suponiendo que la velocidad de reacción (-r A) es: a) b) c)
con con con
(Resp: V=99dm3)
(Resp: VCSTR =66000dm3)
La velocidad del flujo volumétrico de entrada es de 10(dm 3/h). (Nota: FA=CA*v . Si la
velocidad
de
flujo
volumétrico
constante
v=v o .
También
3 3 CAo=FAo/v o= [5mol/h]/[10dm /h]=0.5mol/dm ).
d)
Repita los inicios a), b) y c) para calcular el tiempo necesario para consumir
99.9% de la especie A en un reactor intermitente de volumen constante de 1000dm3 con CAo=0.5(mol/dm3) SOLUCIÓN: PARTE A
con
Como v=vo=cte Entonces:
Capítulo 1
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Para un CSTR:
Para un PFR:
Capítulo 1
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PARTE B
con
Para un CSTR:
Para un PFR:
PARTE C
con
Para un CSTR:
Capítulo 1
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Para un PFR:
PARTE D
[ ] [ ] [ ]
Cálculo del Tiempo para Reactor Intermitente:
a)
DATOS:
SOLUCIÓN:
Capítulo 1
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b)
c)
Capítulo 1
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[ ] [ ] [ ] [ ]
Capítulo 1
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P1-16B Escriba un resumen de un párrafo de un artículo sobre cinética química o ingeniería de las reacciones químicas. El artículo se deberá haber publicado en los últimos cinco años. ¿Qué aprendió de este artículo? ¿Por qué es importante el artículo? TEMA: Cinética química: Femptoquímica (Nobel 1999) “Descripción:
Conocer los estados transitorios entre los reactivos y los productos es un paso fundamental para comprender y controlar una reacción química. En 1999 el Premio Nobel de Química fue entregado al investigador egipcio Ahmed Zewail por sus trabajos sobre los procesos ultrarrápidos involucrados en una reacción química. Éstos permitieron identificar especies transitorias cuya vida se reduce a unos pocos femptosegundos (1 fs = 10 -15 s). Para utilizar una imagen sencilla: es como si la "película" de la reacción pudiera estudiarse fotograma a fotograma, con un lapso entre dos fotogramas del orden de los femptosegundos. El presente artículo describe con claridad los rudimentos del procedimiento galardonado y realiza, paralelamente, un excelente resumen de los eventos que pautan una reacción química a escala molecular.
Idioma: Español (ES)
Autor: Pedro Aramendía
Fuente: UBA - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales - Revista Exactamente
Fecha de publicación: 26 de Febrero de 2009 ” (1) Referencia artículo: http://www.uruguayeduca.edu.uy/Userfiles/P0001/File/NobelFemto.pdf
RESUMEN: ______________ (1) http://www.uruguayeduca.edu.uy/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=200582 Capítulo 1 Página 31
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El artículo habla acerca del trabajo excepcional de Ahmed Zewail sobre el estudio ultrarrápido delas reacciones químicas que lleva un campo denominado “Femptoquímica”.
Se enlaza un breve comentario acerca de lo que son las trasformaciones químicas y lo que implica el proceso en los átomos de la materia, como las vías metabólicas en general, o los procesos industriales dan lugar a varios pasos de reacción en los que los productos de una etapa son los reactivos de la siguiente. Estas reacciones que se producen son elementales y en cada etapa se rompen uniones químicas y se van generando especies intermediarias las cuales son más reactivas y tienen un tiempo de vida muy pequeño entre un mili y un picosegundo. Controlar la reactividad de los intermediarios de una reacción es la forma más eficaz de obtener información y respuestas sobre el comportamiento de la materia. Zewail logró la observación directa del complejo activado, parte de la reacción más importante, y con ayuda de trabajos de científicos ingleses y alemanes se identificó los intermediarios de las reacciones de milisegundos a microsegundos; en décadas posteriores se pudo acelerar la detección y sensibilidad para el estudio de las reacciones que tienen lugar en el nanosegundo y el picosegundo. Todos estos estudios que se realizaron permitieron detectar y conocer el origen de radicales libres y especies reactivas del oxígeno potencialmente peligrosas para la salud, procesos químicos atmosféricos, mecanismo de la fotosíntesis entre otros. Comentario. Gracias a este artículo tengo el conocimiento de que los complejos intermedios que se forman durante la reacción química son tan reactivos al punto de que las reacciones que ocurren pueden ser en pocos segundos y que esto define algunas características de los átomos durante la reacción. El artículo es importante porque da a conocer la perspectiva de los científicos en esa época, que con la tecnología de ese entonces lograron un avance en la cinética de las reacciones y que hoy en día todos los procesos industriales lo aplican.
Capítulo 1
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P1-17B (a) Inicialmente hay 500 conejos (x) y 200 zorros (y) en la propiedad Farrners Oats . Use Polymath o MATLAB para graficar la concentración de zorros y conejos en función del tiempo para un periodo hasta de 500 días. Las relaciones entre depredador y presa están dadas por el siguiente conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias acopladas:
Constante para el crecimiento de la población de conejos k1 = 0.02 día-l. Constante para la muerte de conejos k2 = 0.00004/(día x núm. de zorros). Constante para el crecimiento de zorros después de comer conejos k3 = 0.0004/(día x núm. de conejos). Constante para muerte de zorros k4 = 0.04 día-l. ¿Cómo serán sus resultados para el caso k3 = 0.00004/(día x número de conejos) y tfinal = 800 días? Grafique también el número de zorros contra el número de conejos. Explique por qué las curvas tienen el aspecto que tienen. Escriba un párrafo que describa sus hallazgos. (b) Use Polymath o MATLAB para resolver el siguiente sistema de ecuaciones algebraicas no lineales:
Con suposiciones iniciales de x = 2, y = 2. Trate de familiarizarse con las teclas de edición de Polymath y MATLAB. DATOS: Número inicial de conejos: x=500 Número inicial de zorros: y=200 Número de días=500 k 1 = 0.02 día-l. k2 = 0.00004/(día x núm. de zorros) k 3 = 0.0004/(día x núm. de conejos) k 4 = 0.04 día-l
Capítulo 1
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SOLUCIÓN DEL LITERAL (a): Usando POLYMATH
TABLA 1 Primer reporte de resultados de POLYMATH
Capítulo 1
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GRÁFICO 1 x=f(t) e y=f(t)
Cuando k3 = 0.00004/(día x número de conejos) y t final = 800 días:
Capítulo 1
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TABLA 2 Segundo reporte de resultados de POLYMATH
Capítulo 1
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GRÁFICO 2 x=f(t) e y=f(t)
GRÁFICO 3 Gráfica de zorros vs. Conejos y=f(x)
Capítulo 1
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CONCLUSIÓN: Se observa en el gráfico 2 que al disminuir 10 veces la constante k3 (constante para el crecimiento de zorros después de comer conejos) el número de conejos en casi todos los tramos de la curva es mayor al número de zorros entonces observamos que en el grafico 1 en el tiempo final de 500 días el número de zorros es mayor al de conejos y en el gráfico 2 pasa lo contrario en el tiempo final de 800 días. Los gráficos 1 y 2 representan funciones periódicas por lo tanto sus soluciones también lo son, es decir, cada cierto tiempo el número de conejos es igual al número de zorros y es por esto que la gráfica 3 tiene esa forma casi ovalada.
SOLUCIÓN DEL LITERAL (b): Resultados de POLYMATH:
TABLA 3 Resultados de POLYMATH para el sistema de ecuaciones no lineales
Capítulo 1
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P1-18 ¿Qué pasa si?
Figura P1-18.1: Esquema de flujo para la producción de nitrobenceno. (a) La corriente de alimentación de benceno del ejemplo R1.3 – 1 del PRS no se precalentara con una corriente de producto. ¿Cuáles serían las consecuencias? Sin precalentamiento de la alimentación de benceno disminuirá la velocidad de reacción y por lo tanto se puede lograr conversiones menores esto quiere decir que los reactivos no podrían estar lo suficientemente calientes como para que estos reaccionen y formen productos debido a que las condiciones de operación no dan la posibilidad que se logre por su temperatura y lograr tener el calentamiento apropiado.
(b) Se necesitara conocer el costo de un reactor Pfaundler de 6000 galones y otro de 15000 galones? ¿Qué costo tendrían? Tabla 1. Valores de volumen y costos (puestos) cost, $ 24342,84 36315,25 59873,70 66170,67 147265,45 242799,59 Capítulo 1
V, galon 6,69 54,60 445,86 1096,63 7331,93 8103,03
lnCost 10,1 10,5 11 11,1 11,9 12,4
lnV 1,9 4 6,1 7 8,9 9 Página 39
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lnCost=f(lnV) 14
y = 0,2929x + 9,3655 R² = 0,9129
12 10 t s o c n l
8 6 4 2 0 0
2
4
6
8
10
lnV
Figura 1. Diagrama ln cost=f(ln V)
Para 6000 galones
(c) Sólo se presentara un operador para hacer funcionar la planta de nitrobenceno? ¿Cuáles serían algunas de sus primeras preocupaciones? Es imposible que solamente una persona opere una planta, ya que existen varios procesos y equipos que deben ser controlados.
Capítulo 1
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La primera preocupación del operador sería que no podría estar en la capacidad de detectar a tiempo el mal funcionamiento de algún equipo y por lo tanto la planta podría sufrir graves daños o incluso provocar un grave accidente. Al estar solo el operador no tendría ayuda ni técnica ni médica, en el caso de daños de los equipos o si sufriera algún accidente. Es necesario que exista un grupo de personas que estén encargados de la seguridad de la planta para así evitar accidentes y por ende también pérdidas económicas y humanas.
Capítulo 1
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P1-20A EFP #2. ¿Cuantos metros cuadrados de pizza fueron comidos por una población estudiantil de pregrado de 20000 durante el semestre de otoño de 2004? 1.- Metros cuadrados de una pizza promedio _____0,20 m 2 _______ 2.- Estudiantes que les gusta la pizza _____8000________ 3.- Restaurants que venden pizza ________12________ 4.- Frecuencia de personas que consumen pizza ________3200_______ 5.- Cantidad de rebanadas consumidas en cada consumo _________6_________ 6.- Cantidad de veces consumidas por semana ________2________ Por lo que a partir de estos datos se estiman los límites de los posibles resultados teniendo una cantidad mínima de 21000 m 2 y un máximo de 29000 m 2. Con una aproximación media de 25920 m 2.
Capítulo 1
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P1-21B. Este problema se empleara en cada uno de los siguientes capítulos para ayudarlo a desarrollar destrezas del pensamiento crítico. a) Escriba una pregunta acerca de este problema que requiere del pensamiento crítico. Ser capaz de utilizar un pensamiento crítico significa que piensas por ti mismo, que no aceptas las ideas y opiniones de los demás simplemente porque lo dicen ellos, lo dice la mayoría o lo dice la sociedad, sino porque has pensando en ello, conoces los argumentos a favor y en contra y has tomado tu propia decisión respecto a lo que consideras verdadero o falso, aceptable o inaceptable, deseable o indeseable. Tomando el concepto anterior como antecedente la pregunta sería: ¿L os mé todos conocidos y empleados para soluci onar pr obl emas en reacciones quími cas son únicos, invar iabl es y no dan lugar a nuevos mé todos?
Por lo antes mencionado la contestación resulta algo lógica de decir, la cual sería que el resultado podrá ser en muchos casos concreto y único, pero la forma y los métodos de llegar a dicho resultado siempre podrán ser variantes y dependerán de la creatividad del solucionador.
b) Que generalizaciones puede hacer acerca de los resultados de este problema. Siempre habrá muchos métodos para solucionar problemas en reacciones químicas, pero claro todo estará en función de una buena teoría y sin desviarse de las leyes que la naturaleza establece.
c) Escriba una pregunta que expanda este problema. ¿Sería capaz usted de mejorar los métodos existentes para solucionar problemas de reacciones o crear un nuevo método?
Capítulo 1
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