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BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

 

RODRIGO LONDOÑO GARCÍA

 

 

 

 

 

168 

Balances de masa y energía 

4.13.25

  En  la  producción  de  muchos  dispositivos  micro  electrónicos  se  usan  procesos  de 

deposición  química  de  vapores  (DQV)  para  depositar  películas  delgadas  y  excepcionalmente 

uniformes de dióxido de silicio sobre obleas de silicio. Cierto proceso DQV implica la reacción entre 

silano y oxígeno a presión muy baja: SiH

4

 (g) + O

2

 (g) = SiO

2

 (g) + 2 H

2

 (g). 

El gas de alimentación, que contiene O

2

 y SiH

4

 en una proporción de 8 mol O

2

 / mol SiH

4

, entra al 

reactor a 298 K y 3 Torr absoluta. Todo el SiH

4

 de la alimentación se consume. Determínese la 

velocidad requerida de transferencia de calor (kW) para una alimentación de 27,5 m

3

/h al reactor. 

DATOS: 

∆H°

F

 SiH

4

 

(g) = ‒ 61,9 kJ/g mol; ∆H°

F

 SiO

2

 

(g) = ‒ 851 kJ/g mol 

C

P

 SiH

4

 (g) [kJ/ g mol K] = 0,01118 + 12,2 * 10

-5

 

T ‒ 5,548 * 10

-8

 T

2

 + 6,84 * 10

-12

 T

3

 

C

P

 SiO

2

 (g) [kJ/ g mol K] = 0,04548 + 3,646 * 10

-5

 T 

– 1,009 * 10

3

 T

-2

 

 

4.13.26

  El  SO

2

  se  oxida  a  SO

3

  en  un  reactor  pequeño  de  una  planta  piloto.  Se  alimenta  el 

reactor con SO

2

 y 100% de aire en exceso, a 450 °C. La reacción procede hasta una conversión 

de 65% de SO

2

, y los productos salen del reactor a 550° C. La velocidad de producción de SO

3

 es 

100 kg/h. El reactor está rodeado por un refrigerante de agua, el cual se alimenta con agua a 25° 

C. Calcúlese la velocidad de flujo mínima del agua de enfriamiento, si el aumento de temperatura 

del agua debe mantenerse debajo de los 15° C. 

Respuesta: 1287,45 kg/h 

 

4.13.27

 ¿Cuál es la temperatura máxima alcanzada cuando se lleva a cabo adiabáticamente 

la siguiente reacción: H

2(g)

 + ½ O

2(g)

 

→ H

2

O

(g)

Utilice  la  siguiente  expresión  para  la  capacidad  calorífica  del  agua  en  fase  gaseosa:  7,256  + 

2,298*10

-3

*T + 0,283*10

-6

*T

2

, cal/ (mol K). 

R/ T = 4305,2 K. 

 

4.13.28

 El coque puede convertirse a CO mediante la reacción: CO

2

 + C = 2 CO. 

Se alimenta al reactor un coque que contiene 84% de C y el resto cenizas  no combustibles, junto 

con una cantidad estequiométrica de CO

2

; el coque se alimenta a 25° C, mientras que el CO

2

 entra 

a 2200° C. Se proporciona calor al reactor a un ritmo de 2728 Btu/lb de coque alimentado. Los 



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