Ingeniería Química Easy

¿Por qué en evaporadores la T2<T1 y P2<P1? Para aclarar las ideas, repasemos cada punto: Sistema de Evaporadores en Paralelo Temperatura de Ebullición del Disolvente Puro (Tºi) : T º 1  es la temperatura de ebullición del disolvente puro en el primer evaporador. T º 2  es la temperatura de ebullición del disolvente puro en el segundo evaporador. Si el disolvente puro que se evapora en el primer evaporador se utiliza para suministrar calor al segundo evaporador, se espera que T º 1 > T º 2  debido a que el calor latente de vaporización del disolvente en el primer evaporador se transfiere al segundo. Temperatura de Ebullición de la Mezcla (Ti) : T 1 es la temperatura de ebullición de la mezcla en el primer evaporador. T 2  es la temperatura de ebullición de la mezcla en el segundo evaporador. Por el ascenso ebulloscópico, T 1 > T º 1 ​ porque la mezcla tiene un punto de ebullición más alto que el disolvente puro debido a la presencia del soluto. Concentrac...

En el método de Kern simplificado para el diseño de cambiadores de calor, la ecuación de densidad de flujo másico G′ se expresa como: G ′ = G A s G' = \frac{G}{A_s} ​ donde: G ′ G'  es la densidad de flujo másico o flujo másico superficial. Representa la cantidad de masa que fluye por unidad de área de sección transversal del tubo por unidad de tiempo. Sus unidades son kg s ⋅ m 2 \frac{\text{kg}}{\text{s} \cdot \text{m}^2} ​  ​ . G G  es el flujo másico total del fluido que circula por el cambiador de calor. Representa la cantidad total de masa del fluido que pasa a través del cambiador por unidad de tiempo. Sus unidades son kg s \frac{\text{kg}}{\text{s}}   ​ . A s A_s  es el área de la sección transversal de flujo del fluido, la cual se refiere al área efectiva disponible para el paso del fluido dentro de los tubos del cambiador de calor. Sus unidades son m 2 \text{m}^2  . En resumen: G ′ G' : Densidad de flujo másico ( kg s ⋅ m 2 \frac{\text{kg}}{\text{s...

 Cálculo de temperatura de pared Tw El calor intercambiado expresado como q = m ˙ ⋅ c p ⋅ ( T i − T s ) q = \dot{m} \cdot c_p \cdot (T_i - T_s)  se refiere típicamente al calor sensible transferido en un flujo de fluido. Aquí están algunas clarificaciones sobre ambos términos y sus contextos: Calor por Convección La ecuación q = h i ⋅ A i ⋅ ( T media − T w ) q = h_i \cdot A_i \cdot (T_{\text{media}} - T_w)  representa el calor intercambiado por convección entre una superficie y un fluido que se mueve sobre esa superficie. En esta ecuación: h i h_i  es el coeficiente de transferencia de calor por convección. A i A_i  es el área de la superficie de intercambio. T media T_{\text{media}} ​ es la temperatura media del fluido. T w T_w  es la temperatura de la superficie. Calor Sensible La ecuación q = m ˙ ⋅ c p ⋅ ( T i − T s ) q = \dot{m} \cdot c_p \cdot (T_i - T_s)  describe el calor sensible intercambiado en un sistema donde hay flujo de fluido. En esta ...

  Cálculo útil y necesario en control de RQ+DI, para cálculo del módulo de Thiele (⊘). Para calcular coth ⁡ ( x)en una calculadora Casio fx-570ES, que no tiene directamente la función  coth ⁡ \coth , puedes usar la relación entre las funciones hiperbólicas básicas. La función coth ⁡ ( x ) \coth(x)  está relacionada con sinh ⁡ ( x ) \sinh(x)  y cosh ⁡ ( x ) \cosh(x)  de la siguiente manera: coth ⁡ ( x ) = cosh ⁡ ( x ) sinh ⁡ ( x ) \coth(x) = \frac{\cosh(x)}{\sinh(x)} ​ Aquí tienes los pasos detallados para calcular coth ⁡ ( x ) \coth(x)  en tu calculadora Casio fx-570ES: Encender la calculadora y asegurarte de que esté en modo radianes o grados según lo requiera tu cálculo (usa el botón MODE para seleccionar). Ingresar el valor de x x . Calcular sinh ⁡ ( x ) \sinh(x) Presiona el botón SHIFT y luego el botón que corresponde a sinh ⁡ \sinh  (esto es la función secundaria de la tecla sinh ). Ingresa el valor de x x  y presiona = para obtener sinh ...

 r vs. r' Cuando se trabaja con reacciones en lechos catalíticos, los términos "velocidad cinética" (r) y "velocidad de reacción" (r') se utilizan para describir distintos aspectos de la reacción química. La diferencia principal entre ambos términos radica en su definición y unidades. Velocidad Cinética (r) Definición : La velocidad cinética (r) se refiere a la velocidad de la reacción química a nivel molecular. Se basa en la cinética química y describe cómo cambia la concentración de un reactivo o producto con el tiempo. Unidades : Las unidades de la velocidad cinética dependen del orden de la reacción. Para una reacción de primer orden: [ r ] = mol ⋅ L − 1 ⋅ s − 1 [r] = \text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1} Para una reacción de segundo orden: [ r ] = mol − 1 ⋅ L ⋅ s − 1 Para una reacción de orden cero: [ r ] = mol ⋅ L − 1 ⋅ s − 1 [r] = \text{mol} \cdot \text{L}^{-1} \cdot \text{s}^{-1} Velocidad de Reacción (r') Definición : La velocidad d...

 Balance de Energía RCTA Vamos a desglosar los términos del balance de energía del Reactor Continuo de Tanque Agitado (RCTA). El balance de energía que has mencionado es: M t ⋅ C p , m e d i o ⋅ d T d t = V ˙ ⋅ ρ ⋅ C p , m e d i o ⋅ ( T e − T ) + ( − Δ H r ) ⋅ r ⋅ V + U ⋅ S ⋅ ( T m − T ) M_t \cdot C_{p,medio} \cdot \frac{dT}{dt} = \dot{V} \cdot \rho \cdot C_{p,medio} \cdot (T_e - T) + (-\Delta H_r) \cdot r \cdot V + U \cdot S \cdot (T_m - T) Donde: Término izquierdo: M t ⋅ C p , m e d i o ⋅ d T d t M_t \cdot C_{p,medio} \cdot \frac{dT}{dt} ​ M t M_t : Masa total del contenido del reactor. C p , m e d i o C_{p,medio} ​ : Capacidad calorífica media del contenido del reactor. d T d t \frac{dT}{dt} ​ : Tasa de cambio de la temperatura del reactor con respecto al tiempo. Nombre : Acumulación de energía térmica . Este término representa el cambio en la energía térmica del sistema debido a cambios en la temperatura con el tiempo. Términos del lado derecho: V ˙ ⋅ ρ ⋅ C p , m e d i o ⋅ ( T ...

Vamos a desglosar los términos del balance de energía del reactor discontinuo tanque agitado (RDTA). El balance de energía es: M t ⋅ C p , m e d i o ⋅ d T d t = − Δ H r ⋅ r ⋅ V + U ⋅ S ⋅ ( T m − T ) M_t \cdot C_{p,medio} \cdot \frac{dT}{dt} = -\Delta H_r \cdot r \cdot V + U \cdot S \cdot (T_m - T) Donde: Termino izquierdo: M t ⋅ C p , m e d i o ⋅ d T d t M_t \cdot C_{p,medio} \cdot \frac{dT}{dt} ​ M t M_t ​ : Masa total del contenido del reactor. C p , m e d i o C_{p,medio} ​ : Capacidad calorífica media del contenido del reactor. d T d t \frac{dT}{dt} ​ : Tasa de cambio de la temperatura del reactor con respecto al tiempo. Nombre : Acumulación de energía térmica . Este término representa el cambio en la energía térmica del sistema debido a cambios en la temperatura con el tiempo. Primer término del lado derecho: − Δ H r ⋅ r ⋅ V -\Delta H_r \cdot r \cdot V Δ H r \Delta H_r ​ : Calor de reacción (entalpía de reacción). Es negativo si la reacción es exotérmica (libera calor) y positivo s...

Acción proporcional + bias En el contexto del control y simulación de procesos en la ingeniería química, el controlador PID (Proporcional-Integral-Derivativo) es una herramienta fundamental para regular variables de proceso, como temperatura, presión, flujo, entre otras. Vamos a profundizar en el concepto de la acción proporcional y el término de bias en un controlador PID. Acción Proporcional y Bias El término proporcional en un controlador PID está representado por la fórmula: u ( t ) = K c ⋅ e ( t ) u(t) = K_c \cdot e(t) donde: u ( t ) u(t)  es la señal de control en el tiempo t t t . K c K_c  es la ganancia proporcional. e ( t ) e(t)  es el error en el tiempo t t , definido como la diferencia entre el valor deseado (setpoint) y el valor real del proceso. Sin embargo, en muchos sistemas, solo la acción proporcional puede no ser suficiente para mantener el sistema en el punto de consigna debido a perturbaciones constantes o errores de estado estacionario. Aquí es donde...

 Diferencia entre calor latente y calor sensible El calor sensible y el calor latente son dos conceptos importantes en la termodinámica que se refieren a la forma en que el calor afecta a las sustancias. Calor Sensible El calor sensible es el calor que, al ser añadido o removido de una sustancia, provoca un cambio en su temperatura sin cambiar su estado físico. Este tipo de calor se puede medir directamente con un termómetro. La cantidad de calor sensible Q Q  que se añade o se elimina se calcula con la fórmula: Q = m c Δ T Q = mc\Delta T donde: m m  es la masa de la sustancia, c c  es el calor específico de la sustancia (cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de una unidad de masa en una unidad de temperatura), Δ T \Delta T  es el cambio de temperatura. Calor Latente El calor latente es el calor que, al ser añadido o removido de una sustancia, provoca un cambio en su estado físico (por ejemplo, de sólido a líquido o de líquido a gas) sin cambi...

  Vamos a desglosar y explicar paso a paso los conceptos y el funcionamiento de los evaporadores: 1. Conceptos Básicos de los Evaporadores Un evaporador es un dispositivo utilizado para concentrar soluciones, separando el solvente (generalmente agua) de una solución por ebullición y evaporación. El sistema consta de una cámara de ebullición y una cámara de condensación: Cámara de ebullición : Aquí se alimenta la solución F con una temperatura T. En esta cámara, el solvente (agua) se evapora y sale como vapor sobrecalentado E, mientras que la disolución concentrada restante sale como C. Cámara de condensación : El vapor W, que es vapor saturado, entra en esta cámara a una temperatura Ts, cede calor q, y sale como líquido saturado Wc. 2. Proceso de Operación Entrada de Alimentación (F) : La solución se alimenta a la cámara de ebullición. Salida de Vapor (E) : El vapor generado en la cámara de ebullición sale como vapor sobrecalentado. Salida de Disolución Concentrada (C) : La solució...

En un ebullidor intermedio se extrae de L' de una composición x, una corriente S con composición xs. Evaporamos esta corriente para convertirla en S con una composición ys=xs que vamos a incorporar en platos inferiores a V'''=S+V''. De manera análoga ocurriría con un condensador intermedio . En él extraeremos una corriente de V con composición y llamada S con composición ys. Condensaremos la corriente para convertirla en S con composición xs=ys que vamos a incorporar a platos superiores L'=S+L''. Las líneas de operación cambiarán en las zonas afectadas por el cambio de operación intermedia.

NOTA: *L,xl=Ls,xls en BM Medio* L'=L-Ls V'=V L'/V' < L/V La línea de operación se va a acercar al equilibrio, nos alejaremos de la diagonal. Vamos a tener un mayor número de platos teóricos.  

Torre de enriquecimiento vs torre de agotamiento (Stripping) Torre de Enriquecimiento (Rectificación) Función principal : Incrementar la concentración del componente más volátil en el destilado (parte superior de la torre). Alimentación : Generalmente entra en una posición intermedia, pero la clave es que la alimentación se introduce en forma líquida. Proceso : El vapor sube desde la parte inferior de la torre y se encuentra con el líquido descendente. El componente más volátil se concentra en el vapor a medida que asciende, mientras que el menos volátil se concentra en el líquido a medida que desciende. Producto : El destilado, que se recoge en la parte superior de la torre, tiene una mayor concentración del componente más volátil. Torre de Agotamiento (Stripping) Función principal : Reducir la concentración del componente más volátil en el líquido que sale por el fondo de la torre. Alimentación : Generalmente entra en una posición intermedia, pero la clave es que la alimentación se i...

La relación de reflujo interna y externa La relación de reflujo (L/V) se refiere a la cantidad de líquido que se recircula en la torre de rectificación (reflujo) con respecto a la cantidad de vapor que se introduce en la torre.  La relación interna (L/V) se refiere a la relación entre la cantidad de líquido que recircula internamente en la torre y la cantidad de vapor que sube a través de los platos de la torre. Es decir, es una medida de cuánto líquido se recircula en la torre en comparación con el vapor que está subiendo. La relación externa (L/D) se refiere a la relación entre la cantidad de líquido que se recircula internamente en la torre y la cantidad de destilado que se obtiene como producto. Esta relación es importante para controlar la eficiencia de la separación en la torre de rectificación. En resumen, la relación de reflujo interna (L/V) se enfoca en la operación dentro de la torre de rectificación, mientras que la relación de reflujo externa (L/D) se enfoca en el produ...

Solutropo Concepto del solutropo y cómo se relaciona con las curvas de reparto y la curva binodal en el contexto de la extracción líquido-líquido: Conceptos Clave Curva Binodal : Representa las composiciones de las dos fases líquidas en equilibrio. Cada punto en la curva indica una composición en equilibrio de la fase extractante (rica en disolvente) y la fase refinada (rica en soluto). Curvas de Reparto : Son gráficas que muestran la relación entre la concentración del soluto en la fase extractante y la fase refinada. 𝑦 y es la concentración del soluto en la fase extractante (extracto), representada como 𝑆 + 𝐷 S + D . 𝑥 x es la concentración del soluto en la fase refinada (refinado), representada como 𝑆 + 𝐼 S + I . Recta 𝑥 = 𝑦 x = y : Es una línea diagonal en el gráfico donde las concentraciones del soluto en ambas fases son iguales. Es decir, cualquier punto en esta línea indica que la concentración del soluto es la misma en ambas fases. Solutropo El solutropo es el punto d...