{"id":9115,"date":"2022-03-11T15:26:17","date_gmt":"2022-03-11T15:26:17","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/?p=9115"},"modified":"2022-03-11T15:26:17","modified_gmt":"2022-03-11T15:26:17","slug":"clase-digital-6-ecuacion-de-balance-de-materia-con-reaccion-quimica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/clase-digital-6-ecuacion-de-balance-de-materia-con-reaccion-quimica\/","title":{"rendered":"Clase digital 6. Ecuaci\u00f3n de balance de materia con reacci\u00f3n qu\u00edmica"},"content":{"rendered":"\n<div class=\"wp-block-cover\" style=\"min-height:284px;aspect-ratio:unset;\"><span aria-hidden=\"true\" class=\"has-background-dim-40 wp-block-cover__gradient-background has-background-dim\"><\/span><img decoding=\"async\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-9116\" alt=\"woman in blue and white zip up jacket holding blue plastic cup\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/fy9ci-hxg3m.jpg\" style=\"object-position:73% 51%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"73% 51%\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"960\" height=\"1200\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-9116\" alt=\"woman in blue and white zip up jacket holding blue plastic cup\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/fy9ci-hxg3m.jpg\" style=\"object-position:73% 51%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"73% 51%\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/fy9ci-hxg3m.jpg 960w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/fy9ci-hxg3m-240x300.jpg 240w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/fy9ci-hxg3m-819x1024.jpg 819w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/fy9ci-hxg3m-768x960.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 960px) 100vw, 960px\" \/><\/noscript><div class=\"wp-block-cover__inner-container is-layout-flow wp-block-cover-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center has-base-3-color has-text-color has-large-font-size wp-block-paragraph\">Ecuaci\u00f3n de balance de materia con reacci\u00f3n qu\u00edmica<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"introduccion\">Introducci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u00a1Hola!<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Es un placer encontrarte, espero que sigas gozando de una excelente salud y tengas buen \u00e1nimo por aprender cosas nuevas de este curso de Balance de materia, por ello te invito a la sexta clase titulada inclusi\u00f3n de sistemas reactivos. Donde por supuesto, es necesario adecuar nuestra metodolog\u00eda sistem\u00e1tica desarrollada para sistemas no reactivos, \u00bfser\u00e1 posible? S\u00ed, s\u00f3lo debemos llevar a cabo algunas consideraciones, por ejemplo, en c\u00f3mo realizaremos el an\u00e1lisis de grados de libertad, c\u00f3mo determinaremos la dependencia de las ecuaciones matem\u00e1ticas que obtengamos y por supuesto, adecuaremos nuestro diagrama general.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">&nbsp;\u00a1Conociendo lo anterior, iniciamos!<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"desarrollo-del-tema\">Desarrollo del tema<\/h2>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Metodolog\u00eda gen\u00e9rica para balances de materia con reacci\u00f3n qu\u00edmica<\/h3>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La ecuaci\u00f3n general de balance de materia es exactamente la misma y como lo describimos en los videos de la clase pasada, pero ahora ya la tenemos en funci\u00f3n del avance de reacci\u00f3n y de la conversi\u00f3n. Ahora s\u00f3lo nos queda definir algunos detalles para poder actualizar nuestra metodolog\u00eda sistem\u00e1tica gen\u00e9rica.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">As\u00ed como analizamos sobre la dependencia de las ecuaciones de balance de materia, cuando tenemos sistemas con m\u00faltiples ecuaciones, es necesario determinar si esas reacciones qu\u00edmicas son dependientes entre s\u00ed. Recordemos que la dependencia de ecuaciones no s\u00f3lo es que una ecuaci\u00f3n se obtenga a partir de la suma o resta de las otras, \u00a1no!, tambi\u00e9n es porque se obtenga a partir de cualquier operaci\u00f3n matem\u00e1tica. Lo anterior suena complicado de determinar a simple vista, por lo cual es necesario emplear algunos conocimientos matem\u00e1ticos previos. Al momento de tener un conjunto de reacciones qu\u00edmicas, lo primero que debemos hacer es organizarlas en una matriz y obtener el rango de la matriz, lo cual es relativamente f\u00e1cil si lo hacemos empleando alguna herramienta computacional, si el rango de la matriz es igual al n\u00famero de l\u00edneas, entonces podemos proseguir, porque eso no indicar\u00eda que todas las ecuaciones son independientes. Si el rango de la matriz es menor al n\u00famero de l\u00edneas de mi matriz, entonces debemos emplear alg\u00fan m\u00e9todo de eliminaci\u00f3n (como el m\u00e9todo de Gauss), para identificar cu\u00e1l o cu\u00e1les son las ecuaciones dependientes, una vez que tengamos esto, entonces podemos seguir para realizar nuestros an\u00e1lisis de grados de libertad.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La pregunta es \u00bfexistir\u00e1 alguna diferencia al momento de determinar los grados de libertad en un sistema reactivo? La respuesta es s\u00ed. La forma de realizar los balances cuando resolvamos el problema basado en el avance de reacci\u00f3n se describe a continuaci\u00f3n basados en el siguiente ejemplo, tenemos un sistema como se muestra en la Figura 1 donde se muestra el proceso de deshidrogenaci\u00f3n de etano en un reactor continuo en estado estacionario, donde la reacci\u00f3n es:<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-text-align-center wp-block-paragraph\">C<sub>2<\/sub>H<sub>6<\/sub> \u2192 C<sub>2<\/sub>H<sub>4<\/sub> + H<sub>2<\/sub><\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.23.24.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-9117\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"822\" height=\"182\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.23.24.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-9117\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.23.24.png 822w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.23.24-300x66.png 300w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.23.24-768x170.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 822px) 100vw, 822px\" \/><\/noscript><figcaption>Figura 1. <em>Deshidrogenaci\u00f3n de etano.<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El c\u00e1lculo de grados de libertad se lleva cabo empleando la siguiente ecuaci\u00f3n<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.24.14.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-9118\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"603\" height=\"218\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.24.14.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-9118\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.24.14.png 603w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.24.14-300x108.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 603px) 100vw, 603px\" \/><\/noscript><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El an\u00e1lisis anterior nos indica que s\u00ed es posible realizar la soluci\u00f3n del sistema reactivo. Un an\u00e1lisis similar se lleva a cabo para sistemas que se resuelven empleando la conversi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Pero ahora es necesario adecuar la metodolog\u00eda adicionando las dos actividades previamente mencionadas, la determinaci\u00f3n de las reacciones qu\u00edmicas dependientes y el an\u00e1lisis de grados de libertad. Parece que es relativamente f\u00e1cil, ya que la diferencia radica principalmente en el an\u00e1lisis de grados de libertad para un sistema reactivo. La Figura 2 muestra el diagrama de flujo para la soluci\u00f3n de balances de materia con sistemas reactivos y no reactivos con m\u00faltiples unidades. Las l\u00edneas en color azul indican la secci\u00f3n que se adicion\u00f3 al diagrama para sistemas sin reacci\u00f3n qu\u00edmica.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-large\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.25.07-768x1024.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-9119\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"768\" height=\"1024\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.25.07-768x1024.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-9119\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.25.07-768x1023.png 768w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.25.07-225x300.png 225w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/03\/Captura-de-Pantalla-2022-03-11-a-las-9.25.07.png 785w\" sizes=\"auto, (max-width: 768px) 100vw, 768px\" \/><\/noscript><figcaption>Figura 2. <em>Metodolog\u00eda sistem\u00e1tica para la soluci\u00f3n de balances de materia con reacci\u00f3n qu\u00edmica.<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"conclusion\">Conclusi\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Para concluir esta sesi\u00f3n, pudimos incluir nuevas actividades necesarias en la soluci\u00f3n de problemas de balance de materia en sistemas con m\u00faltiples unidades que incluyen sistemas reactivos, como son la determinaci\u00f3n de la dependencia de ecuaciones qu\u00edmicas determinando el rango de la matriz y el uso de eliminaci\u00f3n Gaussiana (si es necesario), adem\u00e1s de la determinaci\u00f3n del n\u00famero de grados de libertad para sistemas que se resuelvan con avance de reacci\u00f3n o conversi\u00f3n. Tambi\u00e9n pudimos identificar c\u00f3mo actualizar nuestra metodolog\u00eda sistem\u00e1tica para la soluci\u00f3n de procesos que incluyan o no reacciones qu\u00edmicas con sistemas simples y m\u00faltiples.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Hemos llegado al final de la sesi\u00f3n y no me resta m\u00e1s que felicitarte por llegar hasta esta parte del curso. Te invito a que contin\u00faes con tu proceso formativo realizando la tarea asignada y mandarla como corresponde. Te encuentro pr\u00f3ximamente.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"fuentes-de-informacion\">Fuentes de informaci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Felder, R.M. y Rousseau, R.W. (2006). Principios Elementales de los procesos Qu\u00edmicos. (3\u00aa ed.). Limusa-Wiley. ISBN: 968-18-6169-8<\/li><li>Murphy, R.M. (2007). Introducci\u00f3n a los procesos qu\u00edmicos: principios, an\u00e1lisis y s\u00edntesis. USA: McGraw-Hill. ISBN: 978-970-10-6199-2. En espa\u00f1ol ISBN: 970-10-6199-3.<\/li><\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Introducci\u00f3n \u00a1Hola! Es un placer encontrarte, espero que sigas gozando de una excelente salud y tengas buen \u00e1nimo por aprender cosas nuevas de este curso de Balance de materia, por ello te invito a la sexta clase titulada inclusi\u00f3n de sistemas reactivos. Donde por supuesto, es necesario adecuar nuestra metodolog\u00eda sistem\u00e1tica desarrollada para sistemas no &#8230; <a title=\"Clase digital 6. Ecuaci\u00f3n de balance de materia con reacci\u00f3n qu\u00edmica\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/clase-digital-6-ecuacion-de-balance-de-materia-con-reaccion-quimica\/\" aria-label=\"Leer m\u00e1s sobre Clase digital 6. 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