INTEGRACIÓN III. Ing. Carlos R. Echevarría

Transcripción

1 INTEGRACIÓN III Ing. Carlos R. Echevarría

2 Estequeometría de las reacciones químicas l La estequiometría es la teoría de las proporciones en las cuales se relacionan las especies químicas. l La ecuación estequiométrica de una reacción química indica el número relativo de moléculas o moles de reactivos y productos que participan en la reacción. l Una ecuación estequiométrica válida debe estar balanceada.

3 Estequeometría l La relación estequiométrica de dos especies moleculares que participan en una reacción es la relación entre sus coeficientes estequiométricos en la ecuación balanceada. l Dos reactivos (A y B) están en proporción estequiométrica cuando la relación (moles de A presentes)/(moles de B presentes) es igual a la relación estequiométrica de la ecuación balanceada. l Cuando se alimenta un reactor con reactivos en proporciones estequiométricas y la reacción procede hasta su terminación, se consumen todos los reactivos

4 Reactivo limitante l El reactivo limitantees aquél que se agota primero cuando la reacción procede hasta completarse. Los demás se llaman reactivos en exceso. l Un reactivo es limitante cuando está en una proporción menor que la estequiométrica en relación con los demás reactivos. l El requerimiento estequimétrico de Aes la cantidad necesaria para que reaccione en su totalidad con el reactivo limitante. l La fracción en exceso es la relación entre el exceso y el requerimiento estequimétrico. Fracción en exceso de A= ((na)alim.- (na)esteq))/ (na)esteq)

5 l La fracción de conversión (f) de un reactivo en la relación f = moles que reaccionaron/moles alimentados l Porcentaje de conversión l El grado de avance de la reacción (E) es: E = (ni ni 0 )/(+/- vi) ni: moles de i sin reaccionar a la salida del reactor ni 0 : moles de i en la alimentación vi: coeficiente estequiométrico de i que será negativosi es reactivo y positivosi es producto

6 Equilibrio químico l Termodinámica del equilibrio químico l Cinética química l En las reacciones irreversiblesla reacción se lleva a cabo en un solo sentido y al final el reactivo limitante se acerca a cero. l En las reacciones reversibles, los reactivos forman productos y éstos sufren la transformación inversa para volver a formar reactivos.

7 Reacciones múltiples l Selectividad moles formados del producto deseado/moles formado del producto indeseable l Rendimiento R1= Moles formados del producto deseado/moles que se hubieran formado si no existieran reacciones secundarias y todo el reactivo limitante reaccionara R2= Moles de producto deseado/moles de reactivo alimentado R3= moles de producto de deseado/moles de reactivo consumido

8 Balances de procesos reactivos Se pueden resolver usando l Balance de las especies moleculares l Balances de las especies atómicas l Grado de avance de la reacción

9 Balances de especies moleculares Se usa siempre en sistemas no reactivos

10 Balances de especies atómicas

11 Grado de avance de la reacción

12 Sugerencias l Los balances de especies atómicas conducen a procedimientos más directos en especial cuando se lleva a cabo más de una reacción l Los grados de avances de la reacción son convenientes para problemas de equilibrio quimico y reacciones múltiples l Los balances de especies moleculares requieren cálculos más complejos que los otros métodos y sólo se deben emplear para sistemas simples que incluyan una sola reacción

13 Reacciones de combustión Combustión es la reacción rápida de un combustible con oxigeno Composición en base húmeda Composición en base seca (Orsat) Gas de combustión

14 Aire teórico y aire en exceso l El aire teórico necesario para quemar una cantidad dada de combustible no depende de la cantidad real que se quema. l El porcentaje de aire en exceso depende solo del aire teórico y del aire alimentado y NO de la cantidad de O2 que se consume en el reactor ni de que la combustión sea completa o parcial