Tarea mensual 1 riles

TAREA MENSUAL 1 Gestión Integral de Residuos Líquidos y Gaseosos

Cristian Riveros V. Sandro Rezzio G.

Ingeniería Civil Ambiental 2017

Contenido Balance de materia .........................................................................................................................2 Problema N°1 ...............................................................................................................................2 Desarrollo Ejercicio N°1: .........................................................................................................3 Problema N°2 ...............................................................................................................................4 Desarrollo Ejercicio N°2: .........................................................................................................5 Diseño y cinética química ...............................................................................................................7 Problema N°3 ...............................................................................................................................7 Desarrollo Ejercicio N°3 ..........................................................................................................7 Problema N°4 ...............................................................................................................................8 Desarrollo Ejercicio N°4 ..........................................................................................................8 Problema N°5 ...............................................................................................................................9 Desarrollo Ejercicio N°5 ..........................................................................................................9 Problema N°6 .............................................................................................................................10 Bibliografía......................................................................................................................................11

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Balance de materia Problema N°1 

Las fresas contienen alrededor de 20% de sĂłlidos y 80% de agua. Para preparar mermelada fresca, se mezclan las fresas trituradas con azĂşcar en una relaciĂłn 45:55, y la mezcla se calienta para evaporar agua hasta que el residuo contenga una tercera parte de agua en masa. Presente el diagrama de flujo de este proceso y utilĂ­celo para calcular cuĂĄntas toneladas de fresa se necesitan para producir 5 toneladas de mermelada

1. Pregunta por el diagrama de flujo del proceso y el flujo de entrada, cuĂĄnta fresa (en toneladas) es necesaria para la producciĂłn de 5 toneladas de mermelada 2. Primero se realizarĂĄ un diagrama de flujo del proceso, agregando los datos conocidos del encabezado, realizando suposiciones en el caso de ser necesario (justificĂĄndolas adecuadamente). Luego se realizarĂĄn los balances mĂĄsicos correspondientes para asĂ­ poder obtener el flujo de entrada de fresas mediante la resoluciĂłn de las ecuaciones obtenidas de dichos balances 3. Ley de la conservaciĂłn de la materia,

đ?‘‘đ?‘š đ?‘‘đ?‘Ą

= đ?‘šđ?‘’ + đ?‘šđ?‘? − đ?‘šđ?‘&#x; − đ?‘šđ?‘

4. Fue necesario cursar/aprobar Balance de Materia, ya que en ese ramo se enseĂąa el balance de masas de procesos en estado estacionario.

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Desarrollo Ejercicio N°1:

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Problema N°2 

Los granos de cafĂŠ contienen sustancias solubles en agua y otras que no lo son. Para producir cafĂŠ instantĂĄneo, se disuelve la porciĂłn soluble en agua hirviendo (es decir, preparando cafĂŠ) en percoladores grandes, y se alimenta despuĂŠs con el cafĂŠ un secador en el que se evapora el agua, dejando el cafĂŠ soluble como un polvo seco. La porciĂłn insoluble de los granos de cafĂŠ (el sedimento) pasa a travĂŠs de varias operaciones (diferentes secados) y los sedimentos secos pueden usarse para rehabilitaciĂłn de tierras. La disoluciĂłn extraĂ­da de los sedimentos en la primera etapa de secado (secador por ciclos) se junta con el flujo de salida de los percoladores y esa es la alimentaciĂłn del secador. AquĂ­ se muestra el diagrama de flujo de este proceso, en el cual S e I representan los componentes solubles e insolubles de los granos de cafĂŠ, A es el agua y C es la disoluciĂłn que contiene 35% en masa de S y 65% en masa de A

1. Ya que no hay una pregunta explĂ­cita en el encabezado del ejercicio, y basĂĄndonos en el diagrama de flujo, suponemos que nos pueden solicitar 2 cosas: a. FracciĂłn Soluble e Insoluble que ingresa al sistema, Ăł b. ComposiciĂłn de todos los flujos 2. Realizaremos un balance por dispositivo en primera instancia, empezando con el secador, para asĂ­ obtener la composiciĂłn de cada flujo 3. Ley de la conservaciĂłn de la materia,

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= đ?‘šđ?‘’ + đ?‘šđ?‘? − đ?‘šđ?‘&#x; − đ?‘šđ?‘

4. Fue necesario cursar/aprobar Balance de Materia, ya que en ese ramo se enseĂąa el balance de masas de procesos en estado estacionario.

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Desarrollo Ejercicio N°2:

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Diseùo y cinÊtica química Problema N°3 

Para la reacciĂłn A + B ďƒ Productos, se han realizado cuatro experiencias en las que se determinaron las velocidades iniciales de reacciĂłn para diferentes concentraciones de reactivos. Los resultados se muestran en la siguiente tabla: Experiencia [A] (mol/l) [B] (mol/l) Vreacc (mol*l-1*s-1) 1 1.0 0.5 1.2*10-3 2 2.0 1.0 9.6*10-3 3 1.0 1.0 2.4*10-3 4 2.0 0.5 4.8*10-3 a) Indica los Ăłrdenes parciales de la reacciĂłn y el orden global b) Escribe la ecuaciĂłn de velocidad c) En que unidades se medirĂĄ la constante de v d) ÂĄCuĂĄnto valdrĂ­a la velocidad de reacciĂłn si las concentraciones iniciales fueran 1.5 mol/l para A y para B?

1. EstĂĄn preguntando por orden de reacciĂłn, hallar la ecuaciĂłn de velocidad de reacciĂłn, la constante de velocidad y sus unidades, y la velocidad de reacciĂłn para concentraciones diferentes a las utilizadas en los experimentos 2. Se buscĂł informaciĂłn sobre el cĂĄlculo de orden y velocidad de reacciĂłn, llegando a utilizar lo explicado en un vĂ­deo. En base a este vĂ­deo se realizaron los cĂĄlculos para asĂ­ poder responder las preguntas del ejercicio (Quimitube, 2015) 3.

4. Se debió haber cursado/aprobado química analítica Desarrollo Ejercicio N°3 a) Consideraremos las reacciones 1 y 3, debido a que en ellas [A] se mantiene constante, cada cambio visto en la Vreacc se deberån al cambio en [B].

2[đ??ľ]−→ đ?‘‰3 = 2 ∗ đ?‘‰1 ďƒ EcuaciĂłn de primer orden con respecto al B: n=1 Considerando las reacciones 2 y 3, debido a que en ellas [B] es constante el cambio observado en la Vreacc se deberĂĄ al cambio en [A].

2[đ??´]−→ đ?‘‰2 = 4 ∗ đ?‘‰3 ďƒ EcuaciĂłn de segundo orden con respecto al A: m=2 b) đ?‘Ł = đ?‘˜ ∗ [đ??´]đ?‘š ∗ [đ??ľ]đ?‘› đ?‘Ł = đ?‘˜ ∗ [đ??´] ∗ [đ??ľ]2

d) Si [A]=[B]=1,5 mol/l đ?‘Ł = 4,8 ∗ 10−3 ∗ (1,5) ∗ (1,5)2 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ?‘Ł = 16,2 ∗ 10−3 đ?‘™âˆ—đ?‘

c) đ?‘Ł = đ?‘˜ ∗ [đ??´] ∗ [đ??ľ]2 đ?‘šđ?‘œđ?‘™ 1,2 ∗ 10−3 ( ) = đ?‘˜ ∗ [1,0]đ?‘šđ?‘œđ?‘™/đ?‘™ ∗ [0,5đ?‘šđ?‘œđ?‘™/đ?‘™]2 đ?‘™âˆ—đ?‘ đ?‘šđ?‘œđ?‘™ 1,2 ∗ 10−3 ( ) đ?‘™ ∗đ?‘ đ?‘˜= đ?‘šđ?‘œđ?‘™ đ?‘šđ?‘œđ?‘™2 1,0 ( ) ∗ 0,52 ( 2 ) đ?‘™ đ?‘™ 2 đ?‘™ đ?‘˜ = 4,8 ∗ 10−3 ( ) đ?‘šđ?‘œđ?‘™2 ∗ đ?‘ la constante de velocidad k se medirĂĄ en [đ?‘šđ?‘œđ?‘™2 /đ?‘™2 ]

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Problema N°4 

Se ha estudiado una reacción química que obedece al tipo aA + bB  productos. Tras diversos ensayos se sabe que la velocidad se duplica al duplicar la concentración de A y se reduce a la cuarta parte al reducir a la mitad la concentración de B. Calcula el orden de reacción global. Cómo es su ecuación de velocidad? ¿En cuánto ha de aumentarse la concentración de A para cuadruplicar la velocidad de reacción? ¿Y la de B para lograr el mismo objetivo?

1. Se pregunta por el orden de reacción global, escribir matemáticamente su velocidad de reacción y cómo ésta varía al variar las concentraciones de A y B 2. Apoyándonos en el vídeo utilizado anteriormente que explicaba cómo obtener el orden y la velocidad de reacción, se realizaran los cálculos pertinentes (Quimitube, 2015) 3.

4. Se debió haber cursado/aprobado química analítica.

Desarrollo Ejercicio N°4

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Problema N°5



Para la reacción:

2NO2 (g)  2NO (g) + 02 (g) Se han obtenido los siguientes datos relativos a la constante de velocidad: T(K) Cte. De velocidad k [(mol/l)-1*s-1] 375 1,60 430 7,50 a) Calcula la Ea. b) A la vista de las unidades de k, indica de que orden es la reacción.

1. De acuerdo a los datos entregados en el encabezado del ejercicio, se pide obtener la energía de activación y el orden de la reacción 2. Primero averiguaremos como obtener la Ea, para luego calcularla (Quimitube, 2015). Una vez obtenida, analizaremos las dimensiones de k para definir el orden de la reacción 3. Ecuación de Arrhenius 4. Se debió haber cursado/aprobado química analítica.

Desarrollo Ejercicio N°5

b) De acuerdo a las unidades de la constante de velocidad k se puede afirmar que la reacción es de primer orden Página | 9

Problema N°6 

Mediante tres ejemplos por cada literal, vinculados a temáticas ambientales (1 ejemplo para matriz agua, 1 ejemplo para matriz aire y 1 ejemplo para matriz suelo), avale o refute las siguientes aseveraciones:

a) b) c) d) e)

La velocidad de una reacción aumenta con el tiempo La temperatura no influye en la velocidad Un catalizador altera la cantidad de producto obtenido Un catalizador varía la entalpía La presión sólo influye en reacciones en fase gaseosa.

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Bibliografía Quimitube. (24 de Febrero de 2015). Quimitube.com. Recuperado el 11 de Abril de 2017, de Youtube.com: https://www.youtube.com/watch?v=5wNB1mTk-WU Quimitube.com. (1 de Marzo de 2015). Quimitube.com. Recuperado el 13 de Abril de 2017, de Youtube.com: https://www.youtube.com/watch?v=iYHrR2qufsE

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