313890770 Problemas de Balance de Materia Con Solucion

BALANCE DE MATERIA PROBLEMAS DE BALANCE DE MATERIA SIN REACCION QUIMICA.

1.- Las fresas contienen cerca de 15% por peso de sólidos y 85% por

peso de agua. Para fabricar jalea de fresas se combina la fruta molida con azúcar en una proporción 4555% en masa y la mezcla se calienta para e!aporar el agua "asta #ue el residuo contiene un tercio de agua en masa. 4.$ a &ibuje y mar#ue el diagrama de 'ujo de este proceso b (ealice el an)lisis de grados de libertad y demuestre #ue el sistema tien tiene e cero cero grad grados os de libe libert rtad ad *es *es deci decir+ r+ el nume numero ro de !ari !ariab able les s de proc proces eso o desc descon onoc ocid idas as es igua iguall al núme númerro de ecua ecuaci cion ones es #ue #ue las las relacionan. ,n caso de #ue tenga demasiadas incógnitas piense #ue ol!ido "acer. c -alcule cuantas libras de fresa se re#uieren para "acer una libra de  jalea

SOLUCION:

alance parcial de masa para sólidos /+15 0 1 2 3 0 1 lbm alance parcial de masa para azúcar *5545 0 1 2 */+6 7 3 0 1 lbm   3 2 */+15 0 1lbm  *5545 0 1 2 */+6 7 */+15 0 1lbm lbm  1 2 /+48 lbm. (espuesta /+48 lbm de fresa para "acer una libra de jalea.

9. :e destilan 1/// ;g " de una mezcla #ue contiene partes iguales en masa de metanol y agua. Las corrientes de producto salen por las partes inferior y superior de la columna de destilación. :e mide la !elocidad de 'ujo del destilado pesado y se !e #ue es 6<;g"+ y se analiza la corriente de destilado ligero y se encuentra #ue tiene $./ % por peso de metanol a &ibuje y mar#ue el diagrama de 'ujo del proceso y "aga el an)lisis de grados de libertad b -alcule las fracciones m)sica y molar del metanol y las !elocidades de 'ujo molar de metanol y agua en la corriente del producto pesado c :upo :uponga nga #ue se analiz analiza a la corri corrien ente te de destil destilad ado o pesad pesado o y se determina #ue la fracción molar de metanol es muc"o mayor #ue el !alor calculado en el inciso *b. =encione todas las razones #ue se le ocur ocurra ran n para para esta esta disc discrrepan epanci cia. a. >ncl >ncluy uya a en su list lista a las las posi posibl bles es !iolaciones a las suposiciones efectuadas efectuadas en el el inciso *b *b 4.19

SOLUCION: alance global b balance global 1//2m?1< @ m2<96;g" alance de metanol /.5//01///2/.$/*<96?3*6< /.5//01///2/.$/*<96?3*6< 

 32 /+96;g -A
Clujo molar de metanol y agua *6< *6<;g ;g" "0 0*/ */.9 .96 6;g ;g meta metano nol l;g ;g0 0*1 *1// ///g /g; ;g g*m *mol ol metanol25.8/ mol metanol" *64 *64;g ;g" "0 0*/ */.6 .694 94;g ;g A9/ A9/;g ;g* *1/ 1/// // 9.6131/D4 mol A9B "

g;g g;g0 0*m *mol ol

meta metano nol l<9 <9./ ./ A9/ A9/18 18

g

Craccion molar del metanol *5.8/31/D<*5.8/01/D
g

A9B A9B2 2

<.E Fna =ezcla li#uida #ue contiene -, -KL-FLB: c -alcule *i el porcentaje de benceno en la alimentación del proceso * es decir+ la alimentación a la primera columna  #ue emerge en el producto ligero de la segunda columna y *ii el porcentaje de tolueno en la alimentación del proceso #ue emerge en el producto pesado de la segunda columna. 4.9$

SOLUCION: -olumna 1 $% H recuperada */.$*/.45/*1//2/.$8n< */.$*/.45/*1//2/.$8n< alance molar total n9?9<21//  balance /.
-olumna 9 $6%  recuperado /.$63b9n92/.$4/n4 alance total de molar n92n4?n5  balance 3b90n92/.$4/n4?3b50n5  G balance 3t90n92/./n4?3r50n5

  n<244.1mol" Hb92/.5< mol mol n42
n9255.$ mol " 3t92/.4<1 mol Gmol n5294.$ ml "

3b52/./< mol mol 3t52/.8$9 mol G mol

enceno total recuperado recuperado ***/.$4/*
Fna mezcla de pintura #ue contiene 95% de un pigmento y el resto de agua se !ende en  18.// Mg+ y otra #ue contiene 19% de pigmento se !ende en  1/.//Mg. :i un minorista produce una mezcla de pintura con 16% de pigmento+ N,n #uO precio *Mg deber) !enderla para obtener una ganancia del 1/%

Balance total: m1+m21.!! Balance "e #$%mento !.2&'m1+!.12'm2!.1()1.!! M1!.*&,% 2& "e #$nt/a M2 !.01& ,% 12  #$nt/a Coto mecla !.*&)31.!!4+!.01&)31!.!!431*.! #o/ ,% Coto "e 5enta 1.1!)31*.!416.*7 1.1!)31*.!416.*7 #o/ ,%

&os soluciones acuosas de )cido sulfúrico #ue contienen 9/% por peso de A9 :B4 *Q,2 1.1<$ y /% en peso de A9 :B4 *Q,2 1.4$8 se mezclan para formar una solución s olución 4.// molar *Q,21.91<. -alcule K La fracción m)sica del )cido sulfúrico en la solución del producto.  Gomando como base 1// Mg de la solución de alimentación al 9/%+ dibuje y mar#ue el diagrama de 'ujo del proceso+ marcando masas y !olúmenes y "aga el an)lisis de grados de libertad. -alcule la proporción de alimentación *litros de solución al 9/% litro de solución al /%. - NuO !elocidad de alimentación de solución al a l /% L" se re#uerir) para dar 195/ Mg" del producto :olución a Cracci racción ón masica masica del acido sulfúri sulfúrico co 4.// mol "9so4l 0/.//$8;g A9:B4mol A9:B4 0 l solucion1.9<1;g solucion1.9<1 ;g solucion 2 /.<9< ;g A9:B4 ;g solucion b alance alance de masa total 1// 1//?m92m ?m92m< < alance de agua /.8//*1// /.8//*1//?/.4//0m92/ ?/.4//0m92/.60m< .60m< m92 44.4;g m<2 144 ;g

!121//;g 0L1.4$8 ;g 2 86.8/ 9/ % solución !9244.4;g 0L1.4$8;g 29$.4 L / % solución solución !1!92 9.$ c 195/;g 195/;g P 044.4 044.4 ;g % / soluci solucion on 144;gP 144;gP 0 L1.4 L1.4$8 $8 ;g soluci solución ón 2 956 L "

PROBLEMAS DE BALANCE DE MATERIA CON REACCION QUIMICA. 1.E ,l acido 'uor"Idrico *AC se puede fabricar tratando 'uoruro de calcio *-aC9 con con acid acido o sulf sulfúr úric ico o *A9:B4. Fn Fna a mues muestr tra a de 'uor 'uorosp ospat ato o *la *la materia prima contiene 65 % en peso de -aC 9 y 95% de materiales iner inerte tes s *no *no react eacti! i!os os. . ,l acid acido o sulf sulfúri úrico co puro puro #ue #ue se empl emplea ea en el proceso representa un e3ceso del
<:?9A9B



a -alc -alcul ule e la rela relaci ción ón *lbE *lbEmo moll de B9 #ue #ue reacc eaccio ionan nanl lbEm bEmol ol de JB formado. b :i se alimenta alimenta el amoniaco amoniaco a un reactor reactor continuo continuo a una !elocidad !elocidad de 1//. 1//./; /;mo moll de JA< JA<" " NuO NuO !elo !eloci cida dad d de alim alimen enta taci ción ón de o3igeno *;mol" corresponderIa corresponderIa a 4/./% de B9 en e3ceso. c :i se aliment alimentan an 5/./;g 5/./;g de amoniaco amoniaco y 1//./;g 1//./;g de o3ige o3igeno no a un react reactor or inter intermit mitent ente e deter determin mine e cu)l cu)l es el react reacti! i!o o limita limitante nte++ el porcentaje en e3ceso del otro reacti!o+ el grado de a!ance de la reacción *mol y la masa de JB producido *g si la reacción es completa. 4.4/ pag 161