Mezclador con unidades distintas: kmol/h y lbmol/min

Por Daniel · Actualizado el 1 de noviembre de 2026

En los exámenes es común que cada dato venga en una unidad distinta para comprobar que sabes convertir antes de sumar. El balance es trivial; lo importante es la conversión, que debe incluir tanto la cantidad (lbmol → kmol) como el tiempo (min → h).

Enunciado

Una corriente de 10 kmol/h de metano se mezcla con 2 lbmol/min de etano. Calcula el flujo total en kmol/h y la fracción molar de metano en la mezcla.

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Solución paso a paso

1. Diagrama de flujo

2. Datos, unidades y notación

Conversión de unidades (todo se trabaja en kmol/h):

Flujo de C₂H₆ en F2: 2 lbmol/min × 27.216 = 54.431 kmol/h

Notación:

ṅ_i,F = flujo molar del componente i en la corriente F (kmol/h).
ṅ_F = Σ_i ṅ_i,F (kmol/h); ṁ_F = Σ_i M_i ṅ_i,F (kg/h).

3. Análisis de grados de libertad

Subsistema	Variables	Balances	Datos y relaciones	GL
Mezclador M1	4	2	2	0
Sistema completo	4	4 ecuaciones		0

GL = variables − balances independientes − datos y relaciones. Las variables son los flujos de cada componente en cada corriente, más grados de avance, fracciones de división, Q, W y temperaturas desconocidas. Con GL = 0 el problema está completamente especificado. Se empieza por el subsistema con GL = 0.

4. Ecuaciones planteadas

Dato · F1 ṅ_CH4,F1 = 10 kmol/h
Dato · F2 ṅ_C2H6,F2 = 54.431 kmol/h
Balance · M1 ṅ_CH4,F3 = ṅ_CH4,F1
Balance · M1 ṅ_C2H6,F3 = ṅ_C2H6,F2

5. Solución paso a paso

De la ecuación (1) ⇒ ṅ_CH4,F1 = 10 kmol/h
De la ecuación (2) ⇒ ṅ_C2H6,F2 = 54.431 kmol/h
De la ecuación (3): ṅ_CH4,F3 = (10) ⇒ ṅ_CH4,F3 = 10 kmol/h
De la ecuación (4): ṅ_C2H6,F3 = (54.431) ⇒ ṅ_C2H6,F3 = 54.431 kmol/h

6. Resultados

Componente	kmol/h	Fracción molar	kg/h	Fracción másica
CH₄	10	1	160.43	1
Total	10	1	160.43	1

Componente	kmol/h	Fracción molar	kg/h	Fracción másica
C₂H₆	54.431	1	1,636.7	1
Total	54.431	1	1,636.7	1

Componente	kmol/h	Fracción molar	kg/h	Fracción másica
CH₄	10	0.1552	160.43	0.08927
C₂H₆	54.431	0.8448	1,636.7	0.9107
Total	64.431	1	1,797.2	1

7. Verificación (entra + genera = sale)

Equipo	Balance	Entra	Sale	Error
Mezclador M1	Balance de CH₄	10	10	✓ 1 × 10^-8 %
Mezclador M1	Balance de C₂H₆	54.431	54.431	✓ 2.9 × 10^-12 %
Mezclador M1	Masa total	1,797.2	1,797.2	✓ 8.9 × 10^-10 %

Tolerancia: error relativo menor a 1 × 10^-4 %. Todos los balances cierran.

Claves del problema

Conversión del etano: 2 lbmol/min × 0.45359 kmol/lbmol × 60 min/h = 54.431 kmol/h.
Flujo total: 10 + 54.431 = 64.431 kmol/h.
Fracción molar de metano: 10 / 64.431 = 0.1552.
Una lbmol son 453.59 mol porque se define con la libra masa en lugar del gramo: la masa molar en lbm/lbmol es numéricamente igual a la de g/mol.

Errores comunes

Convertir la cantidad pero olvidar el tiempo, o al revés: 2 lbmol/min no son 0.907 kmol/h sino 54.4 kmol/h.
Sumar flujos con unidades distintas «porque ambos son molares». Antes de sumar, todo debe estar en la misma unidad.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una libra-mol?

La cantidad de sustancia cuya masa en libras es igual a su masa molar. Equivale a 453.59 mol, es decir, 0.45359 kmol.

¿La calculadora acepta una unidad distinta en cada dato?

Sí. Cada flujo lleva su propia unidad y en el procedimiento aparece escrita cada conversión antes de plantear los balances.

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