Conceptos principales Resolución de problemas de balance de materia en los que intervienen reacciones químicas (VI)

Al calcular la cantidad de aire en exceso, recuerde que el exceso es la cantidad de  aire que entra en el proceso de combustión en exceso de la requerida para la combustión completa. Suponga que hay algo de oxígeno en el material que se quema. Por ejemplo, suponga que se quema un gas que contiene 80% de C2H6 y 20% de O2 en un motor con 200% de aire en exceso. El 80% del etano se convierte en CO2, el 10% se convierte en CO y el 10% no se quema. Qué cantidad de aire en exceso hay por cada 100 moles del gas? En primer lugar, podemos ignorar la información acerca del CO y del etano que no se quema, porque la base para el cálculo del aire en exceso es la combustión completa. En términos específicos, C se convierte en CO2, S en SO2, H2 en H2O, CO en CO2, etcétera.

En segundo lugar, no podemos ignorar el oxígeno contenido en el combustible. Con base en la reacción.

C2H6 + (7/2)O2   → 2CO2 + 3H2O

80 moles de C2H6 requieren 3.5(80) = 280 moles de O2 para quemarse por completo. Sin embargo, el gas contiene 20 moles de O2, por lo que sólo se requieren 280-20 = 260 moles de O2 en el aire que entra para la combustión completa. Por tanto, 260 moles de O2 es el O2 requerido, y el cálculo del 200% de O2(aire) en exceso se basa en 260, no  280, moles de O2.

        Entra con el aire                          Moles de O2

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O2 requerido:                                260

O2 en exceso (2)(260):                   520

O2 total (3)(260):                          780

En los siguientes problemas identificaremos cada uno de los pasos de la tabla 3.1 para que el lector pueda seguir la estrategia de resolución.