cuestionario bioprocesos test 3

En el estudio de los fundamentos del balance de materia, se establece que todo sistema o proceso está gobernado por la Ley de conservación de la masa. Considerando este principio aplicado a un sistema cerrado, ¿cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente su comportamiento?. La masa total varía si cambia la temperatura del sistema. La materia puede generarse si existen reacciones exotérmicas. La materia no se crea ni se destruye, solo se transforma mediante procesos físicos o químicos. La materia desaparece cuando ocurre consumo químico.

Dentro del análisis de sistemas en estado estacionario, se indica que existe una condición específica respecto al comportamiento temporal de las variables del sistema. ¿Cuál es esa condición fundamental?. Las variables oscilan periódicamente. Las variables aumentan progresivamente. Las variables permanecen constantes con el tiempo. Las variables dependen únicamente de la presión.

En un proceso que opera en estado estacionario sin reacción química y sin acumulación de materia, la ecuación general de balance se simplifica notablemente. ¿Cuál es la relación correcta entre entradas y salidas bajo estas condiciones?. Existe acumulación positiva constante. La suma de entradas es igual a la suma de salidas. Las entradas son mayores que las salidas. Las salidas dependen de la generación interna.

La ecuación general del balance de materia integra términos asociados al transporte y a la transformación de materia dentro del sistema. ¿Cuál es su forma general antes de aplicar simplificaciones?. Entrada – Salida = Generación. Entrada = Generación + Consumo. Entrada + Generación – Salida – Consumo = Acumulación. Generación – Consumo = Salida.

En un sistema que opera en estado estacionario, el término de acumulación tiene un valor específico que permite simplificar los cálculos. ¿Cuál es el valor que adopta este término?. Es positivo constante. Es igual a cero. Es variable según el tiempo. Es negativo constante.

Al comparar sistemas en estado estacionario con sistemas no estacionarios, se identifican diferencias importantes en el comportamiento de las variables. ¿Cuál de las siguientes características corresponde a un sistema no estacionario?. Las variables son constantes. No hay régimen transitorio. Existe acumulación de materia. Las ecuaciones se simplifican.

En las operaciones continuas, las corrientes de alimentación y descarga presentan un comportamiento específico durante todo el proceso productivo. ¿Cuál de las siguientes opciones describe correctamente esta característica?. Fluyen de manera continua durante toda la operación. Se alimentan únicamente al inicio del proceso. Se detienen durante la reacción química. Se activan solo en la etapa de descarga.

Los procesos intermitentes o por lotes se emplean frecuentemente cuando se producen bienes de alto valor agregado o cuando se cambia de producto con frecuencia. ¿Cuál es una característica esencial de este tipo de operación?. Las corrientes fluyen continuamente. Se alcanza rápidamente el estado estacionario. Las entradas se alimentan al inicio y luego se aísla el sistema. No existe acumulación de materia.

Dentro de las operaciones discontinuas se distinguen varias etapas claramente definidas. ¿En cuál de ellas ocurre la transformación bajo condiciones controladas y las variables cambian con el tiempo?. Limpieza. Procesamiento. Descarga. Carga final.

En el análisis de sistemas multicomponentes, el balance global y el balance por componente cumplen funciones diferentes. ¿Cuál es la función principal del balance global?. Analizar la cinética de cada reacción. Considerar la masa total del sistema sin distinguir componentes individuales. Determinar selectividades específicas. Evaluar únicamente el consumo químico.

Cuando se requiere determinar composiciones específicas en cada corriente de un proceso multicomponente, es necesario aplicar un tipo particular de balance. ¿Cuál es el adecuado?. Balance energético. Balance volumétrico. Balance por componente. Balance global simplificado.

En la ecuación general del balance de materia, los términos de generación y consumo están asociados a un fenómeno particular dentro del sistema. ¿A qué corresponden estos términos?. Al transporte entre fronteras. A cambios debidos a reacciones químicas. A variaciones de presión. A transferencias térmicas.

El análisis de grados de libertad permite evaluar si un problema está correctamente especificado. Según su formulación matemática, ¿cómo se calcula el número de grados de libertad?. Número de ecuaciones menos número de variables. Número de variables menos número de ecuaciones independientes. Generación menos consumo. Entradas más salidas.

Si al realizar el análisis de grados de libertad se obtiene GL = 0, ¿qué interpretación corresponde a este resultado?. Existen infinitas soluciones. El sistema es inconsistente. El problema tiene solución única. Hay acumulación positiva.

Cuando el número de grados de libertad es mayor que cero (GL > 0), el sistema se clasifica como: Determinado, con solución única. Subdeterminado, con múltiples soluciones posibles. Sobredeterminado, inconsistente. Estacionario.

En la metodología para resolver balances de materia, la correcta delimitación del volumen de control es fundamental. ¿Cuál es el objetivo principal de esta etapa inicial?. Calcular inmediatamente la conversión. Simplificar las ecuaciones diferenciales. Establecer claramente los límites del sistema y las corrientes que lo atraviesan. Eliminar variables dependientes.

Al seleccionar una base de cálculo para resolver un problema de balance, se puede optar por base másica, molar o porcentual. ¿Cuál de ellas facilita el análisis de sistemas reactivos y relaciones estequiométricas?. Base másica. Base porcentual. Base molar. Base volumétrica.

En los diagramas de flujo utilizados para representar procesos industriales, las operaciones unitarias se identifican gráficamente de una forma específica. ¿Cómo se representan?. Mediante rectángulos. Mediante flechas. Mediante líneas punteadas. Mediante círculos concéntricos.

En dichos diagramas de flujo, las corrientes que circulan entre las unidades de operación y atraviesan las fronteras del sistema se representan mediante: Rectángulos sólidos. Líneas verticales continuas. Flechas que indican el sentido del flujo. Tablas de composición.

En procesos discontinuos, el término de acumulación en la ecuación de balance presenta un comportamiento característico. ¿Cuál es ese comportamiento?. Es igual a cero. Es distinto de cero. Es independiente del tiempo. Es siempre negativo.

La ecuación diferencial general para sistemas discontinuos se expresa como dM/dt igual a la suma de entradas menos salidas más generación menos consumo. ¿Qué representa M en esta expresión?. El flujo volumétrico. La presión interna. La masa en el sistema. La temperatura media.

En procesos intermitentes donde no hay flujo continuo durante la reacción, la acumulación puede expresarse en términos de cantidades iniciales y finales. ¿Cómo se formula esta relación?. Generación total menos consumo total. Entrada menos salida. Salida final menos entrada inicial. Entradas continuas menos salidas continuas.

Si la cantidad balanceada corresponde a la masa total del sistema, las reglas de simplificación establecen que los términos de generación y consumo deben considerarse como: Positivos constantes. Iguales a cero. Dependientes del tiempo. Proporcionales a la temperatura.

En un sistema que se encuentra en estado estacionario, ¿qué condición debe establecerse respecto al término de acumulación al aplicar la ecuación de balance?. Acumulación negativa. Acumulación variable. Acumulación positiva. Acumulación igual a cero.

El uso de diagramas de flujo en los cálculos de balance de materia tiene como finalidad principal: Calcular directamente los rendimientos. Determinar la cinética química. Sustituir la ecuación general. Definir claramente el sistema delimitado por una frontera.

En los sistemas con reacción química, la aplicación del principio de conservación de la masa requiere considerar que las especies químicas pueden transformarse unas en otras mediante cambios moleculares. Sin embargo, el análisis global del sistema debe respetar un principio fundamental de la física. Desde esta perspectiva, ¿cuál afirmación describe correctamente el comportamiento de la masa en un sistema reactivo cerrado?. La masa total se conserva aunque cambien las especies. Cada especie mantiene constante su cantidad individual. Los reactivos permanecen inalterados durante la reacción. La generación elimina la necesidad de conservación.

En el planteamiento de balances de materia con reacción química, la ecuación estequiométrica balanceada cumple un papel estructural dentro del modelo matemático del proceso. Esta ecuación no solo representa la transformación química, sino que establece relaciones cuantitativas entre las especies involucradas. ¿Cuál es la función principal de la estequiometría en este contexto?. Determinar relaciones molares entre reactivos y productos. Sustituir completamente el balance global del sistema. Garantizar siempre conversión total del reactivo limitante. Eliminar cálculos adicionales en sistemas complejos.

Al analizar una ecuación química correctamente balanceada, los coeficientes estequiométricos proporcionan información esencial para el desarrollo de balances moleculares en sistemas reactivos. Estos coeficientes permiten establecer proporciones precisas entre las especies químicas participantes. ¿Qué representan específicamente dichos coeficientes?. La energía total liberada durante el proceso reactivo. Proporciones molares exactas entre especies reaccionantes. La velocidad instantánea de cada reacción química. El costo económico asociado al proceso industrial.

En la resolución de problemas de balance con reacción química, la selección de una base de cálculo adecuada es un paso metodológico esencial que permite simplificar el desarrollo algebraico del problema. Esta base puede elegirse en función de diferentes criterios operativos o productivos. ¿Cuál de las siguientes opciones representa correctamente una base de cálculo válida?. Cantidad de reactivo, producto o capacidad productiva. Únicamente el reactivo considerado limitante principal. Exclusivamente la temperatura promedio del reactor. Solo el volumen total del sistema reactivo.

En procesos reactivos industriales, con frecuencia se emplea un reactivo en exceso con respecto a la proporción estequiométrica requerida. Esta práctica tiene implicaciones técnicas en el rendimiento del sistema. Desde el punto de vista conceptual, ¿cómo se define formalmente el exceso de reactivo?. Fracción total convertida en productos durante reacción. Cantidad adicional sobre la proporción estequiométrica requerida. Porcentaje de reactivo limitante no reaccionado. Cantidad mínima necesaria para reacción completa.

Para cuantificar el exceso aplicado en un sistema reactivo, se utiliza una expresión matemática que compara la cantidad real alimentada con la cantidad estequiométricamente necesaria. Esta formulación permite evaluar el grado de desviación respecto a la proporción ideal. ¿Cuál expresión corresponde al porcentaje de exceso?. Diferencia real menos estequiométrica sobre estequiométrica. Relación entre moles reaccionados y alimentados totales. Producto obtenido dividido entre reactivo alimentad. Moles iniciales sobre moles reaccionados totales.

Desde el punto de vista operativo, el uso de un reactivo en exceso no es arbitrario, sino que responde a criterios técnicos orientados a mejorar el desempeño del sistema reactivo. Una de las principales razones industriales para aplicar exceso es: Eliminar completamente reacciones secundarias. Disminuir selectividad hacia productos principales. Reducir velocidad de reacción en reactor. Maximizar conversión del reactivo considerado limitante.

El principio de Le Châtelier establece que un sistema en equilibrio responde a perturbaciones externas desplazándose en la dirección que contrarreste dicho cambio. En el contexto de procesos reactivos, la adición de un reactivo en exceso puede modificar el equilibrio químico. ¿Cuál es el efecto esperado según este principio?. Reducir concentración de reactivos presentes inicialmente. Detener completamente la reacción principal establecida. Favorecer formación de productos en equilibrio químico. Anular efectos de temperatura y presión aplicadas.

En un sistema reactivo donde participan múltiples especies químicas, es fundamental identificar cuál de los reactivos controla la cantidad máxima de producto que puede formarse. Este reactivo determina el límite teórico del proceso según las relaciones estequiométricas. ¿Cómo se define este reactivo?. Aquel que se consume primero según estequiometría. El que se encuentra inicialmente en mayor cantidad. El más costoso dentro del proceso industrial. El que permanece siempre en exceso.

Desde el punto de vista del diseño y análisis de procesos químicos, la identificación del reactivo limitante es esencial porque condiciona el potencial máximo del sistema reactivo. ¿Qué determina específicamente este reactivo dentro del balance de materia?. Máximo rendimiento teórico posible del sistema reactivo. Temperatura final alcanzada dentro del reactor. Número total de reacciones secundarias presentes. Velocidad inicial del proceso químico.

En el análisis de procesos reactivos industriales, uno de los parámetros más importantes para evaluar el desempeño del reactor es el grado de conversión. Este indicador permite cuantificar el avance de la reacción química en términos de consumo del reactivo de interés respecto a la cantidad inicialmente alimentada al sistema. Desde un enfoque formal de balance de materia, ¿cómo se define correctamente el grado de conversión?. Relación entre productos obtenidos y reactivos iniciales. Fracción del reactivo alimentado que se transforma. Diferencia entre reactivo real y estequiométrico. Cantidad total generada durante reacción química.

En el desarrollo matemático de balances de materia con reacción química, el grado de conversión puede expresarse cuantitativamente mediante una relación que involucra la cantidad de reactivo que efectivamente participa en la reacción frente a la cantidad inicialmente introducida en el sistema. Considerando esta definición operacional, ¿cuál es la expresión que representa correctamente dicho parámetro?. Relación entre producto formado y reactivo total. Diferencia real menos teórica sobre teórica. Moles reaccionados sobre moles alimentados multiplicado por cien. Moles iniciales sobre moles finales del sistema.

Desde el punto de vista conceptual y matemático, el grado de conversión representa una fracción adimensional que indica el progreso de la reacción química respecto al reactivo considerado. En términos de valores posibles, y bajo condiciones normales de operación sin conversión negativa ni superior al consumo total del reactivo, ¿dentro de qué intervalo puede variar este parámetro?. Desde cero hasta uno como límite superior. Desde uno hasta cien como rango habitual. Desde menos uno hasta uno como referencia. Desde cero hasta cien en escala absoluta.

En el diseño y análisis de reactores industriales, es importante distinguir entre conversión por paso y conversión global, especialmente cuando existen recirculaciones o múltiples etapas de reacción. La conversión por paso permite evaluar el desempeño del reactor de manera individual sin considerar corrientes recicladas. ¿Cuál definición describe correctamente este concepto?. Eficiencia total considerando recirculaciones completas. Máxima conversión posible bajo equilibrio termodinámico. Fracción que reacciona en un único paso. Conversión global de todo el proceso.

En sistemas reactivos industriales que incorporan recirculación de corrientes no convertidas, el análisis debe considerar el comportamiento integral del sistema y no únicamente el reactor individual. Bajo esta perspectiva, la conversión global se define como: Solo comportamiento interno del reactor individual. Sistema completo incluyendo corrientes recirculadas. Únicamente condiciones ideales de equilibrio químico. Exclusivamente balances moleculares independientes.

En el diseño de procesos reactivos, la conversión de equilibrio establece un límite teórico impuesto por restricciones termodinámicas del sistema. Aunque en la práctica industrial no siempre se alcanza este valor, resulta fundamental para definir el margen de operación del reactor. ¿Qué representa formalmente la conversión de equilibrio?. Valor máximo permitido por limitaciones termodinámicas. Conversión real alcanzada industrialmente siempre. Valor mínimo requerido para diseño económico. Conversión promedio durante operación estable.

En un reactor discontinuo tipo Batch, la evolución de la conversión depende directamente del tiempo de residencia, ya que no existe flujo continuo de entrada o salida durante la reacción. Desde el punto de vista cinético y operativo, ¿cómo se comporta la conversión en este tipo de reactor?. Permanece constante durante todo el proceso. Disminuye progresivamente con el tiempo. Aumenta con el tiempo hasta equilibrio. Independiza totalmente de condiciones iniciales.

En un reactor continuo de tanque agitado (CSTR), la mezcla perfecta genera una distribución uniforme de concentración dentro del volumen del reactor. Esta característica influye directamente en el nivel de conversión alcanzado. ¿Cuál es la consecuencia principal de esta condición de mezcla?. Existencia de gradientes fuertes de concentración. Mezcla perfecta con concentración uniforme interna. Tiempo de residencia infinito en reactor. Ausencia total de reacción química.

El reactor de flujo pistón (PFR) se caracteriza por presentar un gradiente de concentración a lo largo de su eje longitudinal. Esta variación favorece velocidades de reacción diferentes en cada punto del reactor. ¿Cuál es el efecto principal de esta característica sobre la conversión?. Mezcla completa en todo el volumen. Perfil uniforme de concentración constante. Gradiente de concentración favorable a reacción. Ausencia de variación en velocidad química.

En procesos industriales complejos, algunas especies químicas participan activamente en las reacciones, pero no presentan un consumo neto en el balance global del sistema. Estas especies conectan diferentes etapas del proceso. ¿Cómo se describen formalmente estas sustancias?. Se consumen completamente durante reacción principal. No participan en ningún proceso reactivo. Pueden no presentar consumo neto global. Actúan siempre como reactivos limitantes.

Las sustancias vinculantes pueden desempeñar diferentes funciones dentro de un proceso químico industrial, especialmente en sistemas con recirculaciones o múltiples etapas. ¿Cuál de las siguientes opciones representa ejemplos característicos de estas sustancias?. Catalizadores, intermedios o disolventes reaprovechados. Únicamente reactivos principales estequiométricos. Solo productos finales sin recirculación. Exclusivamente gases inertes no reaccionantes.

Desde el punto de vista del diseño industrial, las sustancias vinculantes contribuyen a mejorar la eficiencia del proceso cuando se gestionan adecuadamente. ¿Cuál es una función relevante que cumplen en sistemas integrados?. Reducir eficiencia global del proceso químico. Incrementar residuos en corrientes industriales. Facilitar integración entre diferentes unidades. Eliminar necesidad de balances moleculares.

La correcta incorporación de sustancias vinculantes en los balances de materia permite modelar con mayor precisión el comportamiento real del sistema industrial. ¿Cuál es uno de los beneficios asociados a su gestión adecuada?. Aumentar generación de subproductos indeseados. Mejorar eficiencia y reducir impacto ambiental. Disminuir integración entre etapas del proceso. Anular necesidad de análisis económico.

En procesos reactivos complejos, los conceptos de exceso de reactivo, grado de conversión y sustancias vinculantes no deben analizarse de forma aislada, sino integrados en una herramienta matemática común. ¿Qué herramienta permite articular formalmente estos conceptos?. Aplicación exclusiva del principio de equilibrio. Uso directo de la ley de Le Châtelier. Herramienta matemática llamada balance de materia. Eliminación de ecuaciones moleculares.

Las tendencias actuales en ingeniería de reacciones incorporan herramientas tecnológicas avanzadas para optimizar procesos químicos industriales, mejorando conversión y eficiencia energética. ¿Cuál de las siguientes opciones representa una de estas tendencias?. Eliminación de control automatizado industrial. Implementación de inteligencia artificial aplicada. Sustitución completa de balances moleculares. Reducción del uso de tecnologías digitales.