Informacion para procesos continuos y discontinuos en cond estado estacionarios y no estacionarios

Saludos...

Soy estudiante de ing. química y necesito aclarar ciertos conceptos...
Sobre procesos dinamicos, continuos y discontinuos en condiciones estacionarias y no estacionarias ....le agradeceria mucho sus respuestas...

G.O.

Ayudaría un poco más si formularas tus dudas con preguntas más concretas. Por lo pronto te paso algunas ideas a cerca de los procesos que mencionas.

Proceso Contínuo: Es aquel en el que la operación no se detiene. Las diversas partes de la estructura de un proceso en general siempre está recibiendo una alimentación contínua y de igual manera están lanzando un producto en forma contínua. En la mayoría de los procesos de plantas de procesos químicos o no químicos el proceso contínuo se utiliza porque de esta forma se logra mantener un ritmo de producción constante, se consigue más facilmente el estado estacionario en los equipos de producción y económicamente es más conveniente, ya que los arranques o los paros pueden ser más costosos que en una operación contínua.

Los procesos discontínuos (también conocidos como batch o lotes) son en los que obviamente sí existen paros. Son menos comunes y en general existen en algunos tipos de empresas de operación pequeña o en dentro de esquemas de operaciones que son contínuas en forma global. A estos tipos de procesos híbridos se les llama semibatch o semicontínuos. Algunos procesos dada su naturaleza son necesariamente discontínuos, como la filtración, ya que después de determinados periodo de operación es necesario limpiar los filtros.

Cabe señalar que diversos procesos de producción utilizan más de dos o más equipos de proceso para un mismo objetivo con la finalidad de por lo menos uno se mantenga en operación si algunos de los otros, sino es que todos, llegan a fallar o a requerir mantenimiento.

El estado estacionario es aquel en el que no existen cambios de variables de proceso. Por ejemplo, en un intercambiador de calor, puede entrar agua a 25 C y salir a 80 C. Claro que el agua ha cambiado su temperatura, pero en el estado estacionario, la temperatura del agua a la entrada y a la salida siempre será la misma. En la práctica el estado estacionario es más flexible, las variables cambian dentro de un rango de tolerancia.

En el estado no estacionario las variables de proceso cambian y esto se debe a que existe alguna acumulación de materia y energía.

Por proceso dinámico se pueden entender muchas cosas. Ésto sí es un poco más vago que las ideas anteriores. Se tendría que revisar el contexto de donde encontraste éste término.

Gracias luftmann...he visto q ha ayudado a bastantes personas...A q se dedica...es catedratico...

Queria una respuesta asi en forma general para descartar ciertas dudas q tenia...
Estos estudiando bioreactores en los cuales principalmente se clasifican segun su modo de operación: continuos (CSRT), semicontinuos y discontinuos (Batch)...

Le puedo hacer más preguntan...
Sobre bioreactores CSRT trabajan en flujo continuo y condiciones estacionarias correcto...
1.En CSRT: En el caso q me indiquen q se presenta en condiciones no estacionarias esto solo se daría en el arranque de este proceso antes de obtener las propiedades de flujo continuo?
2. Todo CSRT puede ser un quimiostato o no? ...hay algunas diferencias...
3. Bioreactor Batch siempre trabaja en condiciones de operación discontinua, no estacionario o dinamicos.
4. ¿Es lo mismo condiciones no estacionarias q dinámicas?
5. Lo q sino entiendo es para un bioreactor de flujo tapon sin gradientes de velocidad ni retromezcla ¿ El PFR siempre va ha trabajar en condiciones de operacion continuas y estado estacionario? ¿Como trabaja PFR?

Gracias por la ayuda q me pueda proporcionar la verdad este curso me esta haciendo desvelar jaja y es muy importante tener conceptos claros para desarrollar los problemas relacionados a estos sistemas....

G.O.

No te preocupes, somos una comunidad y estamos para apoyarnos. Te paso un link donde puedes revisar mi trayectoria por si te interesa:

www.ingenieriaquimica.org/usuario/luftmann

De igual forma me gustaría poder saber un poco más de tí y del trabajo de bioreactores que estás desarrollando. Doy contestación a tus preguntas:

1.En CSTR: En el caso q me indiquen q se presenta en condiciones no estacionarias, ésto sólo se daría en el arranque de este proceso antes de obtener las propiedades de flujo contínuo?

Las condiciones no estacionarias no son esclusivas de las etapas de arranque de un reactor. Un estado no estacionario se puede presentar por una desestabilización del proceso, que genere una acumulación de materia y/o energía. Esto puede ocurrir comúnmente por variaciones de las propiedades del influente (flujo que entra al reactor). Puede ocurrir por ejemplo en un bioreactor de digestión anaerobia utilizada para el tratamiento de aguas residuales. Este tipo de bioreactores pueden recibir diferentes tipos de condiciones de influente ya que trabajan con desechos. Por tal motivo es necesario utilizar sistemas de control que devuelvan el reactor al estado estacionario.

2. Todo CSTR puede ser un quimiostato o no? ...hay algunas diferencias...?

El quimioestato es.wikipedia.org/wiki/Quimiostato en.wikipedia.org/wiki/Chemostat es un tipo de bioreactor que se modela como si fuera un CSTR. Pero no todo CSTR es un quimioestato. El quimiostato tambien puede trabajar en estado no estacionario.

3. Bioreactor Batch siempre trabaja en condiciones de operación discontínua, no estacionario o dinámicos?

Se podría decir que las tres cosas son ciertas. Un sistema batch se alimenta, se cierra y se deja reaccionar, por lo tanto es discontínuo. Las condiciones dentro del sistema varían con el tiempo, entonces es no estacionario, y finalmente las tasas de concentración y otras variables de reacción son diferentes de cero, entonces el sistema es dinámico.

4. ¿Es lo mismo condiciones no estacionarias q dinámicas?

En el contexto en el que lo has estado trabajando sí. El término dinámico se utiliza cuando se modela un sistema (mecánico, químico, eléctrico, etc.) en ecuaciones diferenciales ordinarias y/o parciales. En el estado estacionario, las derivadas (tasas de concentración, temperatura, etc.) son iguales a cero.

5. Lo q sino entiendo es para un bioreactor de flujo tapon sin gradientes de velocidad ni retromezcla ¿ El PFR siempre va ha trabajar en condiciones de operacion continuas y estado estacionario? ¿Como trabaja PFR?

En el PFR el grado de conversión del reactante depende de la posición en la que se encuentre dentro del reactor. Para que te des una mejor idea, imaginate que un PFR es como un buffette en el que te vas sirviendo la comida, a medida que avanzas cada ves vas completando más tu charola de comida. Los PFR también se supone que trabajan en estado estacionario.

Además de los links que te recomendé te paso la siguiente bibliografía quizás ya conozcas algunos de estos libros:

Para reactores en General:

Fogler: Elements of Chemical Reaction Engineering. Prentice Hall, 1992.

Para Bioreactores:

Bailey and Ollis: Biochemical Engineering Fundamentals. McGraw-Hill, 1986.

Y para entender mejor los procesos dinámicos, los libros de Himmelblau de Balances de Materia y Energía de Pearson Educación o el de Felder y Rosseou, Principios de los procesos químicos de Addison-Wesley.

Suerte.

Hi Luftmann vi tu link debes estar satisfecho por lo q has logrado hasta ahora y me imaguino q debes estar en miras a otros proyectos más...tambien vi algunos mensajes q mandaste de otras personas ...tu y emilio son geniales...
Bueno yo estudiante ingeniera quimica de la universidad de San Marcos -Perú estoy llevando el curso de bioreactores... tengo 2y medio años en la industria de Pinturas...aqui solo se ve la produccion realiza la producion por lotes uitlizando más q todos operaciones unitarias...si te interesa tengo material de una especialización en corrosión de superficies y temas relacionados a ella.
En estos momentos desearia convertirme en un especialista de bioprocesos y diseño jajaja ...

Te puedo mandar una respuesta para q me la revises...

Muchas gracias

Hola.

Gracias por tus comentarios. Ciertamentes hay muchos planes para el futuro, espero Dios mediante que todo salga bien. Ya te platicaré algunos proyectos que tengo pensado un poco más adelante. Ciertamente Emilio es un colaborador muy valioso de Ingenieriaquimica.org.

También me parece muy interesante tu trayectoria. La ciencia de materiales es mucho de mi interés. Sobre todo la corrosión, por su relación con la electroquímica. Me interesa mucho lo relacionado con la protección catódica. Más adelante quizás sí te pida de favor asesoría técnica al respecto. Por lo que mencionas de los bioprocesos, te felicito que sea de tu interesés, ya que es un área muy fuerte en la actualidad. En lo personal no es mi fuerte, aunque trabajé con un bioreactor de digestión anaerobia en mi tesis de maestría, pero en la cuestión de control.

Ya tuve la oportunidad de revisar tu trabajo. Te antemano te digo que está bien hecho, a priori te recomiendo que aprendas a manejar los editores de ecuaciones de los procesadores de texto, ya que eso le dará mayor calidad a tus ideas. Existen procesadores de textos científicos especializados, luego te recomiendo unos.

Te contesto tus dudas aquí mismo en el foro:

1. Las ecuaciones que formulaste están correctas (felicidades)

2. Los signos para las tasas de reacción (rx, rs, rp) son: negativos si se consumen (los sustratos son los alimentos de los organismos, entonces necesariamente se consumen), positivos si se produce (obviamente los productos). La Biomasa (células) es difícil saber si aumente o decrece, como hipótesis se supone que ésta crece y se pone positivo. Recuerda que la (r)"erre" viene de "rate", "tasa" o velocidad del inglés, es decir, tasa de producción o consumo, o velocidad de producción o consumo. Saber el significado en inglés orienta un poco.

3. La estequiometría en sistemas bioquímicos, es diferente a los sistemas solamente químicos, ya que las reacciones ocurren de manera "biocatalizadas" y son más complejas. Es por eso que se utilizan los coeficientes de rendimiento (yield coefficients) los que estás utilizando con Y P/S (producto a sustrato) y Y X/S (Biomasa a sustrato). Los coeficientes de rendimiento son difíciles de estimar de manera teórica y es más común determinarlos de manera experimental, para cada tipo de reacción bioquímica en particular. Por supuesto que ya existen muchos datos reportados en la literatura.

4. Cuando se indica que no se genera producto, la regla general es que no sale nada de producto. Si llegara a salir producto del reactor, esto quiere decir que en la misma medida entró producto al reactor, algo extraño pero no imposible. Pero no sale nada de producto porque dentro del reactor se haya producido. Sí puede haber producto dentro del reactor, pero no por generacion dentro de éste.

Como nota final de este mensaje, te recomiendo que consigas el libro de Bailey and Ollis. Te saca de muchas dudas y sobre todo si te llama la atención tanto la ingeniería bioquímica como comentas. Lamentablemente nunca lo he visto traducido al español, solamente en inglés, pero ya ves, ya no es opcional el saber inglés.

Si lo vas a conseguir asegurate de comprarlo a precio "Internacional", es como unas 100 veces más barato y no te estoy bromeando, es en serio.

Bueno. Si tienes más dudas no dudes en consultarme.

Muchos Saludos.

wuauu.. !! estoy estudiando balance de materia y energia...ejejej (curso reeebasico)..y yo me enredo..en conceptos.. XD.. gracias..por hacer posible este foro.. me a aclarado dudas acerca de los proceso continuios..o discontinuos..etc.. gracias..!! revise la Luftmann..q barbaro.. y yo q me quejo por estos cursos... jeje soy estudiante de Ing. Textil..(UTP)..saludos..y espero q si en algun momento tenga dudas.. puedan ayudarme.. gracias..!!!!!!!!!! (aunq ese \"algun momento \" sea dentro de unos minutos..jajajajajajajajaja) cuidense..!!!!!!!!!!!!!!!!..Lany XD

upss.. con lo apurada..quice decir q revise el link de Luftmann.. :D... felicitaciones por lo q has logrado...solo con esfuerzo constante se logra las metas.. saludos.

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me he dado cuenta de que es un gran profesional , y ojala me pueda ayudar con mi pregunta . soy estudiante de administracion industrial y la tarea es del curso de procesos industriales
cuales son las ventajas y desventajas de un proceso continuo y discontinuo