PROBLEMA 1 La ecuacin que se presenta a continuacin, describe la operacin de un reactor de flujo por inyeccin de densidad constante para la produccin de una sustancia por medio de una reaccin enzimtica, donde V es el volumen del reactor, F es la tasa de flujo del reactivo C, Cent y Csal son las concentraciones del reactivo que entra y sale del reactor, respectivamente, y K y kmx son constantes. Para un reactor de 500 L, con una concentracin en la toma de Cent = 0.5 M, tasa de entrada de flujo de 40 L/s, kmx = 5 x 103s1, y K = 0.1 M, encuentre la concentracin de Csal a la salida del reactor.

V=500 litros

CsalFA0CentF=CAo*Q=0.5*40Cent=0.5Integrando desde Cent hasta Csal=C

Usando Excel Funcin Objetivo Tenemos que la concentracin a la salida es: Csal=C=0.39785 Moles/litroKmax5.00E-03

K0.1

C0.39785265

func Obj1.0192E-06

XF

0.1-87.1887582

0.2-53.3258146

0.3-25.2165125

0.40.53712897

0.525

0.648.6464311

0.771.7294447

0.894.4000726

0.9116.755733

1138.862944

1.1160.769147

EN MATLAB:FUNCTION:function y=f(x)km=0.005;k=0.1;y=(1/km)*(k*log(x/0.5)+x-0.5)+25;end

SCRIPclc;clear all;fplot('f',[0.1 0.9]);xlabel('X');ylabel('f(x)')grid;raiz=fzero('f',[0.1 0.9])

Resultado: Csal= = 0.3979 mol/ litroPROBLEMA 2Como su nombre lo dice, la contaminacin del aire interior se refiere a la contaminacin del aire en espacios cerrados, tales como casas, oficinas, reas de trabajo, etc. Suponga que usted como Profesional en Ingeniera Qumica est diseando el sistema de ventilacin para un restaurante como se ilustra en la figura 1. El rea de servicio del restaurante consiste en dos habitaciones cuadradas y otra alargada. La habitacin 1 y la 3 tienen fuentes de monxido de carbono que proviene de los fumadores y de una parrilla defectuosa, respectivamente. Es posible plantear los balances de masa en estado estacionario para cada habitacin. Por ejemplo, para la seccin de fumadores (habitacin 1), el balance es el siguiente

o al sustituir los parmetros:Para las dems habitaciones se pueden escribir balances similares. a) Resuelva para la concentracin de monxido de carbono en estado estacionario en cada habitacin. b) Determine qu porcentaje del monxido de carbono en la seccin de nios se debe a (i) los fumadores (ii) la parrilla, y (iii) el aire que entra por ventilacin. c) Si las cargas de los fumadores y la parrilla se incrementan a 2000 y 5000 mg/hr, respectivamente, utilice la matriz inversa para determinar el aumento en la concentracin en la seccin de nios. d) Cmo cambia la concentracin en el rea de nios si se construye una pared de modo que la mezcla entre las reas 2 y 4 disminuya a 5 m3/h?

Fig 1. Vista de arriba de las reas en un restaurante. Las flechas en un solo sentido representan flujos volumtricos de aire, mientras que las de dos sentidos indican mezclas difusivas. Las cargas debidas a los fumadores y a la parrilla agregan masa de monxido de carbono al sistema pero con un flujo de aire despreciable.

Balance de masa:Wf+Qa*Ca-Qa*c1+E31*(C3-C1)=0 habitacin 1Wp+Q1*C1-Q3*C3+E3*(C1-C3)*E34*(C4-C3)=0 habitacin 2Q3*C3-Qd*C4-Q4*C4+E42*(C2-C4)+E13*(C3-C4)=0 habitacin 3Qb*Cb-Q4*C4-Qc*C2+E24*(C4-C2)=0 habitacin 4Reemplazando tenemos:

>> A=[-225 0 25 0;225 0 -275 50;0 25 250 -275;0 -175 0 125];>> B=[-1400;-2000;0;-100];>> C=inv(A)*B;>> C

C = [ 8.0996 12.3448 16.8966 16.4828]

C1=8.0996C2=12.3448C3=16.8966C4=16.4828 A) % Seccin rea Fumador=

152,41%

B) %Seccin parrilla=73,06%

PROBLEMA 3 Un ingeniero de planta supervisa la produccin de tres tipos de componentes elctricos. Para ello se requieren tres clases de material: metal, plstico y caucho. A continuacin se presentan las cantidades necesarias para producir cada componente

Si cada da se dispone de un total de 3.89, 0.095 y 0.282 kg de metal, plstico y caucho, respectivamente, .cuntos componentes puede producirse por da?

>> A=[15 17 19;0.3 0.4 0.55;1 1.2 1.5];A =

15.0000 17.0000 19.0000 0.3000 0.4000 0.5500 1.0000 1.2000 1.5000

>> B=[3890;95;282]B = 3890 95 282>> C=inv(A)*B;>> CC = 90 60 80

Entonces la solucin es: Se pueden producir :90 componentes de metal por da60 componentes de plstico por da 80 componentes de Hule por da.