ING. MANUEL GODOY MARTINEZ 8.0 OPERACIONES EN UNIDADES MULTIPLES

8.0 BALANCE EN UNIDADES MÚLTIPLES  

 

8.1 SISTEMA UNITARIO Y GLOBAL Un sistema es cualquier porción de una operación o proceso que el usuario decide

considerar para aplicar el Balance de materia (puede ser el proceso entero o combinación de unidades del proceso).

Para los cálculos de las cantidades en las corrientes se traza un rectángulo preferible con

líneas punteadas alrededor de la porción elegida de la operación o proceso y se considera todas aquellas líneas (corrientes o flujos) que cruzan el rectángulo en líneas punteadas.

 

 

22/11/2009 Ing. Manuel Godoy Martínez

8.0 UNIDADES MULTIPLES

22/11/2009 Ing. Manuel Godoy Martínez

UNIDAD A

UNIDAD B

Alim. 2

Prod. 1 Prod. 2 Alim. 3 S5: Sistema Global S1: Consiste de una mezcla de corrientes en un punto

Prod. 3 Alim, 1

S4: Sist. Unidad B

S2: Pto de división de la corrienteS3: Sist. Unidad A

El Balance de Materia es preferible iniciarlo en el Sistema Global para luego elegir aquellos sistemas que contengan el menor número posible de variables desconocidas

8.0 UNIDADES MULTIPLES

22/11/2009 Ing. Manuel Godoy Martínez

UNIDAD 1

UNIDAD 2

S4

800 g/sXA = 0,20XB = 0,80

S2 S1

S3

mº1XA,1 = ?XB,1 = ?

mº2XA,2 = ?XB,2 = ?XC,2 = ?

100 g/s A

200 g/s

mº3 = ?

XA = 0,01 XB = 0,57 XC = 0,42

475 g/sXA,4 = ?XB,4 = ?XC,4 = ?

APLICACIÓNEl esquema siguiente muestra una operación de destilación en régimen permanente, aplicando las ecuaciones de Balance posibles, determine los flujos y composiciones desconocidas

22/11/2009 Ing. Manuel Godoy Martínez

S4

800 g/sXA = 0,20XB = 0,80

100 g/s A

200 g/s 475 g/sXA,4 = ?XB,4 = ?XC,4 = ?

mº3 = ?

XA = 0,01 XB = 0,57 XC = 0,42

1. Balance Total (Entradas = Salidas)800 g/s + 200 g/s = 100 g/s + 475 g/s + mº3 (g/s)mº3 = 425 g/s

SoluciónEn el sistema S4: Sistema Global

2. Balance Parcial o de ComponentesComponente A: 0,2 x 800 = 100 + XA,4 x 475 + 0,01 x 425 XA,4 = 0,117 Componente B: 0,8 x 800 = XB,4 x 475 + 0,57 x 425 XB,4 = 0,84 3. Ecuaciones Fracciones MásicasXC,4 = 1 – (0,117 + 0,84) = 0,043

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1. Balance Total800 = mº1 + 100mº1 = 700 g/s

2. Balance Parcial o de ComponentesComponente A: 0,2 x 800 = XA,1 x 700 + 100 XA,1 = 0.086

3. Ecuaciones Fracciones Másicas XB,1 = 1 – 0,086 = 0,914

800 g/sXA = 0,20XB = 0,80

100 g/s A

S1

mº1

XA,1 = ?XB,1 = ?

II. En el Sistema S1:

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1. Balance Totalmº1 + 200 = mº2

700 + 200 = mº2 = 900 g/s2. Balance Parcial o de ComponentesComponente A: 0,086 x 700 = XA,2 x mº2 = XA,2 x 900 XA,2 = 0,067Componente B: XB,1 x mº1 = XB,2 x mº2

0,914 x 700 = XB,2 x 900 XB,2 = 0,713. Ecuaciones Fracciones Másicas XC,2 = 1 – (0,067 + 0,71) = 0,223

III. Punto de Mezclado S2:

200 g/s

mº2

XA,2 = ?XB,2 = ?XC,2 = ?

mº1 = 700 g/s XA,1 = 0.086 XB,1 = 0,914

22/11/2009 Ing. Manuel Godoy Martínez

¿Que Resultados tendríamos si se Hubiera trabajado con el Sistema 3 «Unidad 2» ???

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III. En el Sistema S3 «Unidad 2» :

mº3 = ?

XA = 0,01 XB = 0,57 XC = 0,42

475 g/sXA,4 = ?XB,4 = ?XC,4 = ?

mº2 = 900 g/sXA,2 = 0,067XB,2 = 0,71XC,2 = 0,223

1. Balance Total (Entradas = Salidas)900 g/s = 475 g/s + mº3 (g/s)mº3 = 425 g/s

2. Balance Parcial o de ComponentesComponente A: 0,067 x 900 = XA,4 x 475 + 0,01 x 425 XA,4 = 0,118 Componente B: 0,71 x 900 = XB,4 x 475 + 0,57 x 425 XB,4 = 0.835 = 0,84 3. Ecuaciones Fracciones MásicasXC,4 = 1 – (0,118 + 0,84) = 0,042

ComparaciónSistema 3 Unidad 2

Sistema Global 4 

mº3 = 425 g/s mº3 = 425 g/sXA,4 = 0,118 XA,4 = 0,117XB,4 = 0.835 = 0,84 XB,4 = 0,84XC,4 = 0,042 XC,4 = 0,043