Gomez Domenica 701 T12

 

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL  FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA CARRERA DE INGENIERIA QUIMICA ASIGNATURA “SIMULACIÓN DE PROCESOS II”  II”  TALLER # 12 REACCIONES MÚLTIPLES EN UN REACTOR BATCH

PARALELO  7-1

PERTENECE A: GOMEZ PACAS DOMENICA ROSSY DOCENTE: Ing. Gonzalo Villa Manosalva FECHA DE ENTREGA: 05/AGOSTO/2019 GOMEZ DOMENICA

 

TALLER 12 REACCIONES MÚLTIPLES EN UN REACTOR BACTH En un reactor batch ocurren reacciones múltiples en fase liquida. El esquema de las reacciones puede ser caracterizado por:  A ↔  →   ( )    →    ,,  ( → )   ( → ) 

Representan a las constantes cinéticas. Así, el componente A reacciona de manera reversible para formar el compuesto deseado B. Sin embargo, el compuesto B puede reaccionar para formar el compuesto no deseado C. Asumiendo que las reacciones son de primer orden y el reactor opera a volumen constante, a)  Determine :  = −  ;  = −  ;  = . −  ;   =     =  = ; 

Determine los perfiles de concentración para A, B y C para un horizonte de 5 horas. ¿Para qué instante de tiempo la concentración concentración del compuesto intermedio B es máxima? Determine dicho valor.  b)  En los procesos reales, usualmente existe cierta incertidumbre en los valores de las constantes cinéticas. Asuma entonces que el nuevo valor “real” para K 2  es igual a 1.5h-1. Compare cuantitativamente cuantitativamen te lo nuevos resultados con los obtenidos por usted en la parte (a).

  

 

=  ∗    ∗    

=  ∗    ( +  ) ∗     

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=  ∗   

 

SOLUCIÓN Esta situación idealizada requiere de tres balances de masa (mas adelante veremos que con dos ecuaciones diferenciales es suficiente) Dado que el volumen donde ocurren las reacciones es constante, podemos expresar nuestro balance como: dCA dt  = k r ∗ CB  k f  ∗ CA   (1)  dCB = k f  ∗ CA  (k r +k  ) ∗ CB   (2)  dt  dC = k  ∗ CB   (3)  dt 

SCRIPT DEL DOCUMENTO: PARA EL LITERAL A:

Script ReacMult.m para el literal a

ANÁLISIS LINEA POR LINEA DEL SCRIPT ReacMult.m Linea 1.- function dc=ReacMult(t,c) Se crea una función llamada ReacMult, siendo sus variables de entrada ‘t’ y ‘c’ declarando como variable de salida ‘dc’.  ‘dc’.  Linea 3.-  k1f=2  Nombre la variable variable que guarda guarda el valor de la ccinética inética de la reacción reacción de A→B   k1r=1 Linea 4.-de  Nombre de la variable variable que guarda guarda el valor de la ccinética inética de la reacción reacción de B→A Linea 5.-  k2=1.25  Nombre de la variable variable que guarda guarda el valor de la ccinética inética de la reacción reacción de B→C Linea 7.-  dc=zeros(3, 1); Comando de devuelve una matriz de 3 por 1. Linea 8.-  dc(1)=-k1f*c(1)+k1r*c(2); Linea 9.-  dc(2)=k1f*c(1)-(k1r+k2)*c(2); Linea 10.-  dc(3)=k2*c(2); Siendo la Línea 8, 9 y 10 los valores de los elementos que compondrá la matriz de la línea 7, siendo las ecuaciones establecidas en el problema (ecu. 1,2 y 3).

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Script Reacciones_Multiples

ANALISIS LINEA POR LINEA DEL SCRIPT Reacciones_Multiples.m Linea 1.-  clear,clc Borra gráficos y textos de la memoria de variable y figuras en la ventana actual del command Windows. Linea 2.- [t,c]=ode45(@ReacM  [t,c]=ode45(@ReacMult,[0 ult,[0 5],[1 0 0]);  Nombre de la variable que llama la función ReacMult mediante el método de ode45 siendo las variables de entrada ‘[0 5]’, ‘[1 0 0]’.  0]’.   Linea 4.- plot  plot(t,c(:,1),’k’) (t,c(:,1),’k’)   Comando que  permite graficar los valores obtenidos sean estos de la matriz ‘t’ y la  primera columna de ‘c’.  Linea 6.-  hold on Comando que mantiene el gráfico actual permitiendo agregar nuevos gráficos, es decir gráficos posteriores Linea 7.- plot(t,c(:,2),’b- plot(t,c(:,2),’b--‘) ‘)   Comando que permite graficar los valores obtenidos sean estos de la matriz ‘t’ y la segunda de ‘c’.‘)    Linea 9.-columna   plot plot(t,c(:,3),’r -‘)  Comando que permite graficar los valores obtenidos sean estos de la matriz ‘t’ y la tercera columna de ‘c’.  Linea 11.- hold off Comando que desactiva el comando de la línea 6.   Linea 12.- axis([0 5 0 1]) Comando que permite establecer establecer los límites de la gráfica siendo estos ‘0 5 0 1’. 1’.   Linea 13.- xlabel('Tiempo(h)'); ylabel('Concentración (mol/L)') Comando que permite nombrar a la ordenada como ‘Concentración ‘Concentración (mol/L)’ (mol/L)’ y la abscisa como ‘T ‘Tiempo (horas)’.  (horas)’.  Linea 15.- grid on Comando que crea línea de cuadriculas principales de la gráfica ejecutada anteriormente. Cabe que eso no B]=max(c(:,2)) es obligatorio usarlo. Linearecalcar 17.- [max_Bpscn_ [max_Bpscn_B]=max(c(:,2))   GOMEZ DOMENICA

 

 Nombre de la variable que guarda el cálculo del valor máximo del compuesto ‘B’ utilizando los valores de la segunda columna de la matriz ‘C’  Linea 19.- tpo_max_B=t(psc tpo_max_B=t(pscn_B) n_B)  Nombre de la variable que guarda el valor del tiempo para alcanzar la concentración máxima de ‘B’. 

RESULTADOS LITERAL A

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GRÁFICA LITERAL A

Para el literal b: Script ReacMult.m para el literal b

ANALISIS LINEA POR LINEA DE ReacMult.m del literal b Linea 1.- function dc=ReacMult(t,c) dc=ReacMult(t,c) Se crea una función llamada ReacMult, siendo sus variables de entrada ‘t’ y ‘c’ declarando como variable de salida ‘dc’.  Linea 3.-  k1f=2 Nombre de la variable que guarda el valor de la cinética de la reacción de A→B Linea 4.-  k1r=1 Nombre de la variable que guarda el valor de la cinética de la reacción de B→A Linea 5.-  k2=1.5 GOMEZ DOMENICA

 

Nombre de la variable que guarda el valor de la cinética de la reacción de B→C Linea 7.-  dc=zeros(3, 1); Comando de devuelve una matriz de 3 por 1. Linea 8.-  dc(1)=-k1f*c(1)+k1r*c(2); Linea 9.-  dc(2)=k1f*c(1)-(k1r+k2)*c(2); Linea 10.-  dc(3)=k2*c(2); Siendo la Línea 8, 9 de y 10 valores de loslas elementos que compondrá la matriz la los línea 7, siendo ecuaciones establecidas en el problema (ecu. 1,2 y 3).

SCRIPT Reacciones_Multiples.m Literal b

ANALISIS LINEA POR LINEA DEL SCRIPT Reacciones_Multiples.m literal b Linea 1.- clear,clc Borra gráficos y textos de la memoria de variable y figuras en la ventana actual del command Windows Linea 2.- [t,c]=ode45(@ReacMu  [t,c]=ode45(@ReacMult,[0 lt,[0 5],[1 0 0]); 0]) ;  Nombre de la variable que llama la función ReacMult mediante el método de ode45 siendo las  plot(t,c(:,1),’k’) variables de entrada 0]’.   Linea 4. plot(t,c(:,1),’k’)    ‘[0 5]’, ‘[1 0 0]’.  Comando que permite graficar los valores obtenidos sean estos de la matriz matriz ‘t’ y la  primera columna de ‘c’.  Linea 6.-  hold on Comando que mantiene el gráfico actual permitiendo agregar nuevos gráficos, es decir gráficos posteriores Linea 7.- plot(t,c(:,2),’b  plot(t,c(:,2),’b---‘) ‘)   Comando que permite graficar los valores obtenidos sean estos de la matriz ‘t’ y la segunda columna de ‘c’.  Linea 9.-  plot(t,c(:,3),’r -‘)  ‘)  Comando que permite graficar los valores obtenidos sean estos de la matriz ‘t’ y la tercera columna de ‘c’.   holddesactiva off Linea 11.-que Comando el comando de la línea 6.   GOMEZ DOMENICA

 

Linea 12.- axis([0 5 0 1]) Comando que permite establecer establecer los límites de la gráfica siendo estos ‘0 5 0 1’. 1’.   Linea 13.-  xlabel('Tiempo(h)'); ylabel('Concentración ylabel('Concentración (mol/L)') Comando que permite nombrar a la ordenada como ‘Concentración ‘Concentración (mol/L)’ (mol/L)’ y la abscisa como ‘T ‘Tiempo (horas)’.  (horas)’.  Linea 15.-  grid on Comando que crea línea de cuadriculas principales de la gráfica ejecutada anteriormente. Cabe recalcar que eso no B]=max(c(:,2)) es obligatorio usarlo. Linea 17.- [max_Bpscn_ [max_Bpscn_B]=max(c(:,2))    Nombre de la variable que guarda el cálculo del valor máximo del compuesto ‘B’ utilizando los valores de la segunda columna de la matriz ‘C’  Linea 19.-  tpo_max_B=t(pscn_B)  Nombre de la variable que guarda el valor del tiempo para alcanzar la concentración máxima de ‘B’. 

RESULTADOS LITERAL B

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GRÁFICA LITERAL B

CONCLUSIONES: Se concluye que mediante estos nuevos comandos se realizó la resolución del ejercicio, en donde se observó que mediante el valor de la constante de la reacción k2, los resultados son menores, esto quiere decir que para llegar al máximo valor de B, se va a requerir menor tiempo, y a su vez el valor máximo es menor. Por lo tanto, el ti tiempo empo máximo va a variar mayoritariamente. A su vez, se utilizaron las ecuaciones adecuadas para obtener finalmente la gráfica en donde se observaron las debidas concentraciones con respecto al tiempo para k2=1.5 h-1 y 1.25 h-1.

RECOMENDACIONES:   Si se desea usar cualquier otro script que necesite llamar a una función



 previamente elaborada, esta debe estar dentro de la misma carpeta, es decir, en este caso, el script de la función trazador debe estar guardada en la misma carpeta del script de salida del trazador para así obtener la gráfica correspondiente correspondiente..    Se puede realizar 1 script, donde se use la función ReacMult, por ende, la resolución se lo puede realizar directamente desde la Command Windows y así obtener la gráfica correspondiente. 



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INVESTIGACION DE LOS NUEVOS COMANDOS UTILIZADOS EN LA RESOLUCION DEL TALLER 10   Legend 

Descripción Agregar una leyenda a los ejes. legend crea una leyenda con etiquetas descriptivas para cada serie de datos trazada. Para las etiquetas, la leyenda utiliza el texto de las  propiedades DisplayName de la serie de datos. Si la propiedad DisplayName está está vacía, la leyenda utiliza una etiqueta con la forma 'dataN'. La leyenda se actualiza automáticamente al agregar o eliminar series de datos de los ejes. Este comando crea una leyenda para los ejes actuales o el gráfico devuelto por gca. Si los ejes actuales están vacíos, entonces la leyenda está vacía. Si los ejes no existen, este comando los crea. 

Sintaxis legend

Ejemplo: Trace dos líneas y añada una leyenda a los ejes actuales. Especifique las etiquetas de leyenda como argumentos de entrada para la función f unción legend x = linspace(0,p li nspace(0,pi); i); y1 = cos(x);  plot(x,y1) hold on y2 = cos(2*x);  plot(x,y2) legend('cos(x)','cos(2x)')



  Hold on

Descripción Mantener el gráfico actual al agregar nuevos gráficos. Conserva los gráficos en los ejes actuales para que las nuevas graficas agregadas a los ejes no eliminen las parcelas existentes. MATLAB ® ajusta los límites de los ejes, las marcas de verificación y las etiquetas de marca para mostrar el rango completo de datos. Si los ejes no existen, entonces el hold comando los crea. 

Sintaxis Hold on

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Ejemplo: Trace dos líneas y añada una leyenda a los ejes actuales. Especifique las etiquetas de leyenda como argumentos de entrada para la función f unción legend x = linspace(0,pi); y1 = cos(x);  plot(x,y1) hold on y2 = cos(2*x);  plot(x,y2) legend('cos(x)','cos(2x)')



  Hold off

Descripción Desactiva el estado de espera para que las nuevas graficas agregadas a los ejes borren las gráficas existentes y restablezcan todas las propiedades de los ejes. La siguiente gráfica agregada a los ejes utiliza el primer color y estilo de línea basados en las propiedades ColorOrdery LineStyleOrderde los ejes. Esta opción es el comportamiento por defecto. 

Sintaxis Hold off Ejemplo x = linspace(-pi,pi); y1 = sin(x);  plot(x,y1) hold on y2 = cos(x);  plot(x,y2) hold off



  Max

Descripción Elementos máximos de un array. M = max(A) max(A) devuelve  devuelve los elementos máximos de un array. Si A es un vector, max(A) devuelve el máximo de A. Si A es una matriz, max(A) es un vector de fila que contiene el valor máximo de cada columna. Sintaxis M = max(A) 

Ejemplo: Cree un vector y calcule su elemento más grande. GOMEZ DOMENICA

 

A = [23 42 37 18 52]; M = max(A) M=52  BIBLIOGRAFÍA:    https://www.mathworks.com/help/symbolic/mupad_ref/linewidth.html   https://www.mathworks.c https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/legend om/help/matlab/ref/legend.html#bu_szh3-1 .html#bu_szh3-1   Borja Macias , V. (Marzo de 2013). utm. Obtenido 





http://www.utm.mx/~vero0304/HCPM/8-Graficas-2D.pdf

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de