Examen 3 Balance de materia y energia

Balances de Materia y Energía Examen 3 Marzo 12, 2009

Nombre _________________________________ Calificación________________

a. (40 puntos) La bacteria Acetobacter aceti convierte el etanol en ácido acético en condiciones aeróbicas ( en presencia de oxígeno). Se propone un proceso de fermentación en continuo para la producción de vinagre utilizando células de Acetobacter aceti inmovilizadas sobre la superficie de portadores de gelatina. Para ello, se bombea aire al fermentador a una velocidad de 200 mol/ hr y se alimentan 80 moles/hr de una mezcla de etanol y agua que contiene 22 % (molar) de alcohol.

Cuanto ácido acético se produce si se consume todo el etanol?

Cuál es la composición molar del gas de salida del fermentador?

Para contestar estas preguntas se recomienda.

a. Verificar si la reacción química se encuentra balanceada. De ser necesario corríjala.

C₂H₅OH + (3/2) O₂ ---------------- > CH₃COOH + H₂O

b. En el dibujo que se anexa identifique las variables conocidas y desconocidas.

c. Determinar el flujo de cada una de las especies químicas presentes en las corrientes de salida del fermentador. Preferentemente, utilice una tabla estequiométrica.

d. Calcular la composición molar de las corrientes de salida.

2. (60 puntos) Resolver el inciso (c) del problema 4.70 de su libro de texto y que dice lo siguiente:

Se quema n-pentano con exceso de aire en una cámara de combustión continua en donde el análisis de los gases de salida indican que hay un 0.271 % mol de pentano, 5.258 % de oxigeno, 9.06 % de CO₂, 10.87 % de agua y el balance de nitrógeno. Calcule el porcentaje de aire en exceso que se alimenta al reactor y la conversión fraccionaria del pentano.

Para contestar estas preguntas se recomienda

a. Escribir la reacción balanceada.

b. Dibujar un diagrama de flujo perfectamente etiquetado en donde se identifiquen las variables conocidas y desconocidas en las corrientes de entrada y salida.

c. Tomando como base de calculo 100 moles de la corriente de salida calcule la alimentación de pentano y aire al sistema apoyándose en una tabla estequiométrica.

d. Ahora, calcule la el % de exceso de aire y la conversión fraccionaria de pentano.