CONTROL DE PROCESOS – Tarea 2

Grupo L3

La reacción de descomposición de un compuesto A se lleva a cabo en un reactor batch.

𝐴 → 𝐵 + 𝐶

Dicha reacción es descrita por una cinética de primer orden, donde la dependencia de la constante

cinética con la temperatura dentro del reactor se muestra en la siguiente gráfica:

El reactor se carga con un volumen de 5 m3 de solución acuosa de A, cuya concentración final (variable)

debe ser de 0,05 mol/m3 a una temperatura de 330 °C. El equipo está rodeado por una chaqueta de

calentamiento por donde se hace pasar un aceite mineral a 400 °C para de mantener las condiciones

térmicas del sistema; se puede considerar que el flujo de aceite es tan alto que la temperatura de salida

es igual a la temperatura de entrada.

La energía transferida del aceite al líquido en reacción está dada por la siguiente ecuación:

𝑞(𝑡) = 𝑈𝐴(𝑇𝐴(𝑡) − 𝑇𝑅(𝑡)) [=]𝑘𝐽

𝑚𝑖𝑛

Donde, 𝑇𝐴(𝑡) es la temperatura del aceite y 𝑇𝑅(𝑡) la temperatura del reactor. El producto coeficiente de

transferencia de calor por área tiene una valor aproximado de 10 𝑘𝐽

𝑚𝑖𝑛∗𝐾.

Con base en la información suministrada, realice las siguientes actividades:

A. (0,5/5) Dibuje el proceso descrito anteriormente, especificando las variables del sistema.

B. (2/5) Escriba la(s) ecuación(es) diferencial(es) que modele(n) el sistema. Resuelva y encuentre

todos los parámetros de las funciones de transferencia.

C. (1,5/5) Suponga que en la temperatura del aceite ocurre una perturbación tipo impulso unitario.

Encuentre y grafique la función de respuesta de la temperatura de salida del reactor en el dominio

del tiempo.

D. (1/5) ¿Qué puede concluir de la tarea?

Las propiedades fisicoquímicas del sistema reaccionante son muy próximas a las del agua y pueden ser

asumidas como constantes.