El documento presenta dos problemas relacionados con reactores CSTR. El primero calcula la conversión vs tiempo para una reacción química en un reactor de 5L. El segundo determina la temperatura de operación y de alimentación requerida para una hidrólisis en un reactor de 750L sin necesidad de refrigeración.

1. Problema 1
Los datos que se muestra a continuación fueron obtenidos en un reactor CSTR 5L de NaOH
0.07M y el 5L de 0.09M acetato de etilo 𝐾𝑟 = 63380. 𝑒
−4007.2
𝑇 .Temperatura de operación es
de 295.15k, volumen del reactor (V)=1.1486dm3.caudal de alimentación de NaOH
(Fa)=80ml/min.Caudal de alimentaciónde CH3COOC2H5 (Fb)= 80ml/min.Enbases a los datos
proporcionados determíne la conversión vs tiempo.
t(s) conductividad(ms)
0 7.50
30 7.40
60 7.31
90 7.22
120 7.15
150 7.08
180 7.00
210 6.95
240 6.91
270 6.86
300 6.83
330 6.81
360 6.78
390 6.77
420 6.76
450 6.74
480 6.73
510 6.73
540 6.73
Solución:
 Calculamos las constantes:
𝐶 𝑎0 = 0.5 ∗ 0.07 = 0.035
𝐶 𝑏0 = 0.5 ∗ 0.9=0.045
𝐶∞ = 𝐶 𝑎0
= 0.035 𝑚𝑜𝑙/𝑑𝑚3
 ΛC∞
= 0.07 ∗ [1 + 0.0284 ∗ (T − 294)] ∗ CC∞
ΛC∞
= 2.53 ∗ 10−3
mS
 Λa0
= 0.195 ∗ [1 + 0.0184 ∗ (T − 294)] ∗ Ca0
Λa0
= 6.969 ∗ 10−3
mS
 𝐶 𝑎0 < 𝐶 𝑏0 ⇒ 𝐶 𝑎∞
= 0
 Λa∞
= 0.195 ∗ [1 + 0.0184 ∗ (T − 294)] ∗ Ca∞

2. 0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0 100 200 300 400 500 600
Xa vs t
Xa
Λa∞
= 0
 Λ∞ = Λa∞
+ Λc∞
Λ∞ = 2.53 ∗ 10−3
mS
Para hallar las concentraciones y las conversiones reemplazamos los dato en la ecuaciones
(1),(2) y (3).
𝐶 𝑎 = ( 𝐶 𝑎∞
− 𝐶 𝑎0)[
Λ0 − Λt
Λ0 − Λ∞
] + 𝐶 𝑎0 … … . (1)
𝐶 𝑐 = 𝐶∞ [
Λ0 − Λt
Λ0 − Λ∞
] 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐶 𝑐0
= 0 …… … .. (2)
𝑋 𝑎 =
𝐶 𝑎0
− 𝐶 𝑎
𝐶 𝑎0
… …. . (3)
t(s) conductividad(ms) Ca Cc Xa
0 7.50 0.0350 0.00000 0.000000
30 7.40 0.0345 0.00047 0.013346
60 7.31 0.0341 0.00089 0.025357
90 7.22 0.0337 0.00131 0.037368
120 7.15 0.0334 0.00163 0.046710
150 7.08 0.0330 0.00196 0.056052
180 7.00 0.0327 0.00234 0.066729
210 6.95 0.0324 0.00257 0.073402
240 6.91 0.0322 0.00276 0.078740
270 6.86 0.0320 0.00299 0.085413
300 6.83 0.0319 0.00313 0.089416
330 6.81 0.0318 0.00322 0.092086
360 6.78 0.0316 0.00336 0.096089
390 6.77 0.0316 0.00341 0.097424
420 6.76 0.0315 0.00346 0.098758
450 6.74 0.0315 0.00355 0.101428
480 6.73 0.0314 0.00360 0.102762
510 6.73 0.0314 0.00360 0.102762
540 6.73 0.0314 0.00360 0.102762
Grafica Xa vs t

3. Problema 2
Una soluciónde anhídridoacéticoconteniendo0.22mol-g/lteshidrolizado continuamente en
un reactor tanque agitado para dar un efluente cuya concentración de anhídrido es de
0.04mol-g /lt.
La solución tiene una gravedad especifica de 1,0.5; la solución se alimenta a la velocidad de
50L/min, el volumen efectivo del reactor es de 750lt, si el área de superficie externa
disponible de reactor para la transferencia de calor es de 5m2 y a una temperatura de 25C, el
coeficientede transferencia de calor U es igual a 0.5cal/cm2hC. Determine la temperatura de
operación del reactor y la temperatura requerida de la solución alimentada para que sea
innecesario instalar un serpentín de refrigeración para fomentar la eliminación de calor.
Los datos cinéticos son de primer orden con respecto ala concentración del anhídrido y se
puede expresar como:
min
)
10980
55.18exp()1(158.0 0
L
gmol
RT
XCr AA


1
min)
10980
55.18exp(158.0 

RT
k
Resolución:
De la ecuación de diseño básico para tanque agitado continuo se determina el valor de la
constante de velocidad para llevar a cabo la conversión
A
AA
KC
CC 
 0

1
min30.0
04.0*
50
750
04.022.00 





A
AA
C
CC
k

Reemplazandoel valorde ken laecuacióndato:
1
min)
10980
55.18exp(158.0 

RT
k
Se obtiene la temperatura de operación del reactor, para un valor de R =1.987cal/mol k
Resultando el valor de T:
T=308.7k=35.7C

4. Del balance de energía para el reactor tanque agitado se determina la temperatura de
alimentación, si la temperatura del medio es de 25C.
QrVHTTCpF R
n
i i 
)()(1 010
)()()( 00  TTUArVHTTCpv R
Los datos conocidos son:
ChcmcalU
mA
mlg
gCCALCp
Lv
molCalH
LV
lmolCA
02
2
/5.0
5
/05.1
/7.0
min/50
/5000
750
/22.00









Los cálculos se realizan por partes como se muestran a continuación:
Ccal
h
m
cm
m
hCcm
Cal
UA
L
gmol
r
min/7.416
min60
1
*
1
10
*5*5.0
min
012.0)
)7.308(087.1
10980
55.18exp(04.0*158.0
2
24
2
2



CTgCcalLgLTTCpv 0
000 )7.35(*/7.0*/1050min*/50)( 
0
000 )7.35(min*/36750)( TCalTTCpv 
min
4537060)750(
min
lg
012.0*
.
5000)(
cal
L
L
mo
molg
cal
rVHR 
Reemplazando los datos obtenidos en la ecuación del balance se obtiene:
CT
T
cal
0
0 5.232.127.35
)257.35(7.4160.453706)7.35(
min
36750

 
Por lo tanto si se alimenta a C0
25 no es necesario instalar un serpentín de refrigeración al
sistema.