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SUPERVISAR Y CONTROLAR VARIABLES DE PROCESOS QUIMICOS
UNIDADESLos sistemas fsicos se describen mediante ciertas medidas.Cantidades primarias: L, M, .Cantidades secundarias: Se definen en trminos de las primarias: , aceleracin, velocidad, presin, etc.
FUERZA Y MASASegunda ley del movimiento de Newton: la fuerza es proporcional a la masa por la aceleracin.F ~ m a a = gravedadSist. Internacional g= 9.8 m/s2Sist. Ingls g= ?
FUERZA Y MASAFACTOR DE CONVERSION GRAVITACIONAL: gcF = m g / gc
Sist. Internacional : gc = 9,8 Kgm m / Kgf s2Sist. Ingls : gc= 32,17 lbm ft / lbf s2
Se usa cuando se relacionan la masa y la fuerza en clculos que implican trabajo, poder y transferencia de Q.
EJEMPLO
Si el valor de g en el ecuador, al nivel del mar, es de 32,088 ft/s2 y este valor disminuye ms o menos en 0,001 ft/s2 por cada 1000 pies de altitud. Cunto pesa una persona de 200 lb a una altitud de 5000 pies sobre el nivel del mar?
SISTEMA DE UNIDADES
FACTORES DE CONVERSIONFactor Conversin: es la relacin entre dos valores.Una cantidad en un sistema de unidades tiene su equivalente en otro sistema.
CANTIDADES DIMENSIONALES Y ADIMENSIONALESEcuacin dimensionalmente consistente, sus trminos aditivos en ambos miembros deben tener las mismas unidades.Una cantidad adimensional es aquella cuya combinacin de variables da un nmero sin unidades.
EJEMPLOEn flujo de fluidos la ecuacin que da la cada de presin por friccin en una tubera es:
Cules son las unidades del factor de friccin?
VARIABLES DE PROCESOPlanta Qumica
Operaciones UnitariasProcesos UnitariosBalance de Materia: Balances individuales diferentes equipos que la conforman. Unidad de ProcesoMasaComposicinVolumenPresin TemperaturaMasaComposicinVolumenPresin Temperatura
VOLUMEN ESPECIFICO (v)DENSIDAD V = Volumen / masaUnidades: m3/Kg , L/Kg, ft3/lbPara slidos y lquidos independiente de la P y T, tablas.Para gases y vapores funcin P y T.
Densidad relativa o Gravedad especifica:r = sustancia / sustancia ref
Sustancia referencia para slidos y lquidos es el agua a 4C = 1 g/mL Sist. Internacional.Sist. Ingls?
G (20C/4C) = 0,7
ESCALAS DE GRAVEDAD ESPECIFICA
Escala Baum: para lquidos ms ligeros y pesados que el agua:
B = (140/ G ) - 130 Ms ligerosB = 145 - (145/G) Ms pesadosEscala Api: Adoptada por el Instituto Colombiano del Petrleo .Estos productos son ms ligeros que el agua.API = (141,5 / G) - 131,5
Escala Twaddell: Solo lquidos ms pesados que el agua.
Tw = 200 - (G 1)Escala Brix: Expresa el porcentaje en peso de azcar en una solucin.Un grado brix = 1% azcar
Bx = (400 / G ) - 400
El cido sulfrico puro a 200C tiene una densidad de 114,22 lb/ft3. Cul es su densidad en Be?Se llena un recipiente cuyo volumen es 3,5 galones con gasolina corriente y se pesa. El peso de la gasolina fue 9,77 Kg. Cul es su densidad expresada en grados API?
EJEMPLOS
PRESIONLa presin en un punto del fluido es la misma en todas las direcciones.Es la componente normal de fuerza por unidad de rea.Unidades: atmsferas, Kgrf / cm2, Pascales Pa (N / m2),Psi (lbf / in2)
PRESIONMedicin Presin: Manmetro
El ms sencillo es un tubo en U, el cual tiene conectada una rama a la atmosfera y la otra la sistema que se desea medir.
Presin manomtrica: P sistema > P atm
Presin vacio:P sistema es menor que la P atm
PRESIONLa presin manomtrica o la de vaco si se mide la altura z, conociendo del liquido manomtrico ( fluido despreciable), se calcula: P = g / gc zSe denomina presin absoluta al valor de la presin en un punto con respecto al vaco absoluto o presin cero.
PRESION
TEMPERATURAFuerza motriz que produce transferencia de Q.Se miden por medio de
TEMPERATURAEscala Celsius o Centgrada:C = 5/9 (F 32 )Escala Fahrenheit : F = 1.8 C + 32 F = 9/5 C + 32Escalas Absolutas: Kelvin: K = C + 273 Rankin: R = F + 469
FLUJO MASA Y VOLUMETRICOFlujo: movimiento de material de un punto a otro.Flujo msico m: masa transportada en la unidad de tiempo.Flujo volumtrico o caudal v: volumen transportado por unidad de tiempo.
FLUJO MASA Y VOLUMETRICO
En un condensador se mantiene una presin absoluta de 3,92 Kpa. Cul ser la lectura del vacumetro graduado, en mm Hg si el barmetro indica 735 mm Hg?
EJEMPLOS
Se alimenta por gravedad agua a un aparato. Se requiere de una presin de 30 psi a la entrada del aparato. Cul es la mnima elevacin del nivel del agua por encima del aparato?
EJEMPLOS
COMPOSICION DE MEZCLAS
COMPOSICION DE MEZCLASMezclas Gaseosas
BASE DE CALCULO (B.C.)Los clculos de un problema se establecen con respecto a una cantidad especifica de una de las corrientes de materiales que entran o salen del proceso. Si se conoce:Composicin en peso: 100 gr, 100Kg, 100 lb.Composicin molar: 100 grmol, 100Kgmol, 100 lbmol
Cuntos gr-mol de CaCO3 hay en 2 Kg?Cuntos g de cloro hay en 2,4 gr-mol de HCl?En 1,4 toneladas de Fe2O3, cuntas lb-mol hay?
EJEMPLOS
Se mezclan 20 Kg de CaCO3 puro con 45 Kg de caliza cuya composicin en peso es: CaCO3 81% MgCO3 10% y H2O 9% en peso. Cul es la composicin de la mezcla?
Para los clculos de combustin el aire tiene la siguiente composicin molar: O2 21% y N2 79%. Cul es su composicin en peso?
EJEMPLOS
BASE SECA, HUMEDA Y LIBRE DE UN COMPONENTEBASE HUMEDA: Cuando el agua es uno de los componentes.BASE SECA: Cuando en la composicin se excluye el agua (estando presente).LIBRE DE UN COMPONENTE: Es usual en mezclas gaseosas, que la composicin est dada sin incluir uno de los componentes.
Convertir 60% de H2O (b.s.) a base hmeda.Convertir 60% de H2O (b.h.) a base seca.Un carbn contiene: Carbn fijo 45% en pesoMaterial voltil 30%Ceniza 14%Humedad 11%Cul sera su composicin en base libre de humedad?EJEMPLOS