Presentación sobre cómo resolver un problema - ejemplo de balance de materia sin reacción.

1. UII.- BALANCE DE MATERIA SIN REACCIÒN
ALUMNO:
CASSANDRA ANNETTE MÉNDEZ BARRIOS #16130300
GABRIEL MARTÍN VILLANUEVA GARAY #16130330
INTRODUCCIÓN A LA METALURGIA GRUPO A56A
CATEDRÁTICO: KARLA VICTORIA GUEVARA AMATON
CD. TORREÓN COAHUILA VIERNES 19 OCTUBRE 2018
TAREA 2-4. EJEMPLO

2. PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA
 EL TREN DE SEPARACIÒN DE CUATRO UNIDADES HA SIDO
DISEÑADO PARA SEPARAR, EN CINCO FRACCIONES, 1000
mol/h DE UNA SOLUCIÒN DE HIDROCARBUROS QUE
CONTIENE 20% DE METANO, 25% DE ETANO, 40% DE
PROPANO Y EL RESTO DE BUTANO (TODOS LOS
PORCENTAJES EN mol). CON LAS COMPOSICIONES
INDICADAS, CALCULA LOS FLUJOS DE TODAS LAS
CORRIENTES EN EL PROCESO, SUPONIENDO QUE LA
RECIRCULACIÒN A LA UNIDAD I ES DEL 50% DEL RESIDUO
DE LA UNIDAD II.

3. DIAGRAMA

4. ANÀLISIS DOF
DOF = SU – IB – IC – F - SR
VARIABLES= 29
BALANCES= 4
FLUJOS=1
COMPOSICIONES= 22
RELACIONES=1
DOF=29-4-1-22-1
DOF=1
DOF>0, POR LO TANTO, EL PROBLEMA ES INCONSISTENTE
GRADOS DE LIBERTAD= #TOTAL DE VARIABLES DE CORRIENTES INDEPENDIENTES
- #TOTAL DE EC. DE BALANCES INDEP. - #TOLA DE VARIABLES DE CORRIENTES
INDEP. QUE SE ESPECIFIQUEN - #TOTAL DE RELACIONES ADICIONALES

5. ECUACIONES DE FLUJOS
F1=F4+F7+F8+F10+F11
F1+F6=F2+F3
F2=F4+F5
F3=F8+F9
F9=F10+F11
F5=F6+F7
GLOBAL→
D 1→
D 2→
D 3→
D 4→
NODO→

6.  EMPEZAREMOS EL PROBLEMA A PARTIR DEL NODO. SE PROPONDRÀ UNA NUEVA
BASE DE CÀLCULO, Y SACAREMOS UN FACTOR DE CONVERSIÒN PARA
CONVERTIR LOS BALANCES DE MASA CALCULADOS CON LA BASE SUPUESTA A
LA BASE ORIGUNAL
 SUPONEMOS 100 mol/h EN F5
F5=F6+F7NODO→ 100=0.5F6+0.5F
7
ENTRADA =
SALIDA F6=50
0.03F2=10
F2=10/0.3=333.33
3
0.2F1=233.16
6F1=233.166/0.2=1165.8
3

8. ENTRADA = SALIDA
**BALANCE EN UNIDAD I Y CORRIENTE F3
F1+F6=F2+F3
METANO 233.166=0.20F1
ETANO 335.957=90.166+XF3
PROPANO 471.332=10+XF3
BUTANO 174.874=0.15F1=0.198F3
METANO 233.166=233.166
ETANO 245.791=XF3
PROPANO 461.332=XF3
BUTANO 174.874=174.874

10. ENTRADA = SALIDA
**BALANCE EN UNIDAD III
F3=F8+F9
ETANO 245.791=XF8
PROPANO 461.332=XF8+0.7F9
BUTANO 174.874=0.002F8=0.3F9
DESPEJAMOS F8 DE LA EC. DEL BUTANO:
F8=87437-150F9

11. **SUSTITUIMOS EL VALOR DE F8 EN LA ECUACION
DEL BALANCE DE LA COLUMNA III
881.997=F8+F9
881.997=87437-150F9+F9
-149F9=-86555.003
F9=-86555.003/-149
F9=580.906

13. ENTRADA = SALIDA
**REALIZAMOS EL ULTIMO BALANCE
F9=F10+F11
PROPANO 406.634=0-98F10
BUTANO 174.271=0.02F10+1.0F11
F10=406.634/0.98
580.906=F10+F11
F10=414.932

15. FACTOR DE CONVERSION= 1000 mol/h / 1165.83 mol/h = 0.860215
**BASE DE CALUCLO F5=100 mol/h
MULTIPLICAMOS CADA DATO POR 0.860215

16. CONCLUSIÒN
LOS DOF SON UN MECANISMO SISTEMATICO E INDICE DE MEDIDA QUE INDICA
SI ES VIABLE LA SOLUCION. SI LOS G.L. SON POSITIVOS, INIDCA QUE EL CASO
ESTA SUBESPECIFICADO Y NO ES POSIBLE RESOLVERLO PARA TODAS LAS
VARIABLES DESCONOCIDAS. PUEDE SER QUE SE HAYAN PASADO POR ALTO
ALGUNAS RELACIONES O POSEE UNA CANTIDAD INFINITA DE SOLUCIONES. EL
DOF CALCULADO EN ESTE PROBLEMA ES IGUAL A 1, PARA PODER RESOLVERLO SE
AÑADIO UNA RELACION QUE FUE AÑADIR UNA BASE EN F5 PARA QUE DOF=0 Y
SE PUEDA RESOLVER.