Instructor: Ing. José Manuel García Pantigozo Semestre I - 2014

Instructor: Ing. José Manuel García Pantigozo

SEMESTRE I - 2014 [email protected]

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OBJETIVOS ESPECIFICOS DE APRENDIZAJE al final de la clase el estudiante: •Conocerá

la definición de conceptos: insumo, materia prima, suministro de operación, producto, co-producto, subproducto, desperdicio. •Elaborará diagramas de bloques de operaciones industriales (BFD y PFD). •Realizará

balance parcial y total de materiales. •Determinará el rendimiento de la operación. •Calculará los desperdicios de operación. 2

1.- BALANCE PARCIAL Y TOTAL DE MATERIALES

Tema 2: Balance de Materia • • • • • •

Principio de Conservación de la Materia: el balance de materia Análisis de problemas problemas de balance de materia Balance de Materia en los que no intervienen reacciones químicas Balance de Materia con múltiples subsistemas Procesos con corrientes de reciclo, derivación y purga. Balance de Materia con reacciones químicas

Principio de Conservación de la Materia La Materia no se crea ni se destruye

Sistema para el cual se realiza el balance de masa

Flujos de Entrada

Acumulación dentro del sistema =

Entrada por las fronteras del sistema

-

Salida por las fronteras del sistema

Flujos de Salida

+

Generación dentro del sistema

-

Consumo dentro del sistema

Principio de Conservación de la Materia

Acumulación dentro del sistema =

Cambio de masa o moles dentro del sistema respecto al tiempo

Estado Estacionario

Entrada por las fronteras del sistema

-

Salida por las fronteras del sistema

+

Generación dentro del sistema

Consumo dentro del sistema

-

Por reacción química

Sin reacción Química Entrada de masa/moles por la frontera del sistema

=

Salida de masa/moles por la frontera del sistema

Principio de Conservación de la Materia Ejercicio 1 En la unidad de tratamiento de desechos de una planta, un espesador elimina agua de los lodos húmedos de aguas residuales como se muestra en la figura. ¿Cuántos kilogramos de agua salen del espesador por cada 100 kg de lodos húmedos que ingresan? El proceso está en estado estacionario. 100 Kg Lodos húmedos

Espesador ?

70 Kg Lodos deshidratados

Clasificación de Procesos : Se carga la alimentación a un sistema al inicio del proceso, retirando los productos de una sola vez algún tiempo después Las entradas y salidas fluyen continuamente continuamen te durante toda la duración del proceso Las entradas son casi instantáneas, mientras que las salidas son continuas, o viceversa

Balances de Materia Sin Reacción Química a) Leer el problema y aclarar lo que se desea lograr lograr b) Representar el diagrama de flujo y colocarle colocarle todos los valores de las variables conocidas c) Eleg Elegir ir como base de cálculo cálculo una cantida cantidad d o flujo de una de las corrientes de proceso d) Rotular las variables variables desconocidas desconocidas en el diagrama diagrama e) Convertir volúmenes o flujos volumétricos conocidos a cantidades másicas o molares, empleando densidades tabuladas f) Si el problem problema a mezcla mezcla unidade unidades s másicas másicas y molares molares en una corriente, convertir todas las cantidades a una base u otra

B.M. Sin Reacción Química

g) Si en el texto del del problema se da alguna alguna información información que no se haya empleado en la rotulación del diagrama de flujo, traducirla a ecuaciones en las variables definidas en el paso d h) Formular ecuaciones ecuaciones de de balance de materia materia (N ecuaciones ecuaciones para N incógnitas): i. Ba Bala lanc nce e de ma mate teri ria a tot total al ii. Una ecuació ecuación n de Balance Balance de materi materia a para (N-1) (N-1) compuesto i) Res Resolv olver er las ecu ecuacio acione nes s formula formuladas das en en los paso pasos s g y h, para determinar las incógnitas. incógnitas. Cuando se ha calculado una incógnita, colocar el valor en el diagrama de flujo

BALANCE DE MATERIA PARA UN PROCESO CONTÍNUO EN EST ESTADO ADO EST ESTACIONARIO entrada = salida (masa por unidad de tiempo)

m4 m1 m2

PROCESO CONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO

m3

m5 m1 + m2 = m3 + m4 + m5 (mi es el flujo de materia o caudal, es decir tiene unidades de kg/h, g/min, g /min, ton/año, mg/s)

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BALANCE DE MATERIA POR COMPONENTE (SIN REACCION QUIMICA)

m1 m2

PROCESO CONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO

m4 m3

m5 Composición Fracciones: en peso, wA es la fracción en peso del componente A Porcentajes: son las fracciones multiplicadas por 100. Relaciones: R A = m A / mB puede demostrarse que: R A = w A / (1- w A) donde w A = R A / ( 1+ R A)

m w + m w = m w + m w + m w

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B.M. con Reciclo, Derivación y Purga : parte de la corriente de producto que se regresa a la alimentación de una etapa anterior Reciclo Alimentación

Producto

desvío de una porción de la alimentación de una unidad de proceso, combinándola con la corriente de salida Derivación o By-pass Alimentación

Producto

flujo que se utiliza para eliminar una acumulación de sustancias inertes o indeseables que de otra manera se acumularían en el reciclo.

B.M. en Unidades Múltiples D. F. de un proceso de dos unidades Alimentación 2 A E

C B Alimentación 1

D Unidad 1

Producto 1

Producto 3 Unidad 2

Producto 2

Alimentación 3

Se realizan balances de materia para los subsistemas (B, C, D y E) y para el sistema completo (A) . B y D son puntos de mezcla.

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO CONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO CONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO En el proceso de concentración de jugo de naranja, el zumo recién extraído y filtrado fi ltrado que contiene 7,08% de sólidos en peso, se alimenta a un evaporador. En el evaporador se extrae agua y el contenido de sólidos aumenta al 58% en peso. Para una entrada de 1000 Kg/h. Calcule la cantidad de las corrientes de jugo concentrado y agua de salida.

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO CONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO Balance procesos continuos en estado estacionario: 1.- Trace Trace un diagrama simple del proceso m1 Kg/h H2O v

100 Kg/h Jugo EVAPORADOR 7,08 % Sólido m2 Kg/h Jugo 58 % Sólido

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO CONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO Balance procesos continuos en estado estacionario: 2.- Escriba las ecuaciones químicas involucradas involucradas si las hay m1 Kg/h H2O v


BALANCE DE MATERIA DE PROCESO CONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO Balance procesos continuos en estado estacionario: 3.- Seleccione una base para el cálculo m1 Kg/h H2O v


Base: 100 Kg/h Jugo

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO CONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO Balance procesos continuos en estado estacionario: 4.- Determine Deter mine las variables variables y ecuaciones que las relacionan m1 Kg/h H2O v

Base: 1000 Kg/h Jugo Variables: Variables: m1 y m2 Ecuaciones:

1000 Kg/h Jugo EVAPORADOR 7,08 % Sólido

1) 1000 = m1 +m2 2) 1000(0,0708)=m2(0,58)

m2 Kg/h Jugo

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO CONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO Balance procesos continuos en estado estacionario: 4.- Nºde variables = Nº de ecuaciones e cuaciones => Existe solución m1 Kg/h H2O v

Base: 1000 Kg/h Jugo Variables: Variables: m1 y m2 Ecuaciones:

1000 Kg/h Jugo EVAPORADOR 7,08 % Sólido

1) 1000 = m1 +m2 2) 1000(0,0708)=m2(0,58)

m2 Kg/h Jugo

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO CONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO Balance procesos continuos en estado estacionario: 5.- Proceda al balance de masa m1 Kg/h H2O v 877,93 Kg/h H2O v

Base: 1000 Kg/h Jugo Variables: Variables: m1 y m2 Ecuaciones: 1) 1000 = m1 +m2

1000 Kg/h Jugo EVAPORADOR 7,08 % Sólido m2 Kg/h Jugo 122,07 Kg/h Jugo

2) 1000(0,0708)=m2(0,58)

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO DISCONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO DISCONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO

Se tiene dos mezclas de metano-agua en matraces distintos. La primera contiene 40.0% por peso de metanol, y la segunda 70,0% por peso de metanol. ¿Qué cantidad de cada una de las mezclas se debe emplear para obtener 350 g con un 52,8% en masa de metanol?

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO DISCONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO 1.- Trace Trace un diagrama simple del proceso

m1 g

MEZCLADOR

40 % masa

m2 g

MEZCLADOR

70 % masa

INICIO

FINAL

m = 350 g c = 52,8%

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO DISCONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO 2.- Escriba las ecuaciones químicas involucradas involucradas si las hay

m1 g

MEZCLADOR

40 % masa

m2 g

MEZCLADOR

70 % masa

INICIO

FINAL

m = 350 g c = 52,8%

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO DISCONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO 3.- Seleccione una base para el cálculo

m1 g

MEZCLADOR

40 % masa

m2 g

Base de cálculo: 350 g

MEZCLADOR

70 % masa

INICIO

FINAL

m = 350 g c = 52,8%

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO DISCONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO 4.- Determine Deter mine las variables variables y ecuaciones que las relacionan re lacionan

m1 g

MEZCLADOR

40 % masa

m2 g

MEZCLADOR

70 % masa

m = 350 g c = 52,8%

350 = m1 + m2 mM = 350*0,528 = 184,8 184,8 =m1*0,4+m2*0,7 INICIO

FINAL

BALANCE DE MATERIA DE PROCESO DISCONTINUO EN ESTADO ESTACIONARIO 5.- Proceda al balance de masa

150 m1 g g

MEZCLADOR

40 40% %masa masa

200 m2 g g

MEZCLADOR

70 70% %masa masa

m = 350 g c = 52,8%

350 = m1 + m2 mM = 350*0,528 = 184,8 184,8 =m1*0,4+m2*0,7 INICIO

FINAL

PROBLEMAS RESUELTOS

Problema 01: (sistema cerrado) Leche desnatada (0.4 % en peso de grasa) se produce por centrifugación de una leche entera que contienen 3.5 % en peso de grasa. La crema que se separa de la leche entera tiene 50% en peso de grasa. ¿Cuál es la proporción entre la leche desnatada obtenida y la crema que se separa? Proceso: centrifugación m1 = 100 kg w A = 0.035

m3 w A = 0.50

m2 w A = 0.004

100 · 0.035 = m 2 ·0.004 + (100 – m2) ·0.50 m2 = 93.75 kg m3 = 6.25 kg

m2 /m3 = 15

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PROBLEMA DE BALANCE DE MASA. Ejemplo: Determine las variables variables y ecuaciones que las relacionan r elacionan A Ton Ton /h Pulpa

Filtro

B Ton/h Ton/h Agua A gua

20% Sólido, 80% Agua 1 Ton/h Pulpa Concentrada 70% Sólido, 30% Agua Flujos Pulpa: A = B +1 Flujos Sólidos: A*0,2=1*0,7 Flujos Agua: A*0,8 = B*1 +1*0,3

Sólo bastan 2 ecuaciones para resolver el problema A=3,5 Ton/h Ton/h Pulpa B=2,5 Ton/h Agua

PROBLEMAS PROPUESTOS

PROBLEMA PROPUESTO Nº 01 B.M. en un proceso continuo de destilación Se separan por destilación en dos fracciones, 1000 kg/h de una mezcla de benceno y tolueno que contiene 50 % de benceno en masa. El flujo másico de benceno en la corriente superior es de 450 kg/h y la de tolueno en la corriente inferior es de 475 kg/h. La operación se lleva a cabo a régimen estacionario. Formular balances para el benceno y el tolueno a fin de calcular los flujos desconocidos de los componentes en las corrientes de salida.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 02 B.M. en un proceso de separación usando membranas: Las membranas representan una tecnología nueva para separar gases. Una aplicación que ha llamado la atención es la separación de oxígeno y nitrógeno del aire. La figura ilustra el proceso. ¿Cuál es la composición del flujo de desecho si éste equivale al 80 % de la entrada?

MEMBRANA Lado Baja Presión

Lado Alta Presión

Entrada 21 % mol O2 79 % mol N2

Flujo

Salida 25 % mol O2 75 % mol N2

Corriente de desecho

PROBLEMA PROPUESTO Nº 03 B. M. en un proceso de destilación de dos unidades A continuación puede apreciarse en la figura el diagrama de flujo rotulado para un proceso continuo, en estado estacionario, de destilación en dos unidades. Cada corriente contiene dos componentes –llamados A y B- en diferentes proporciones. Tres corrientes cuyos flujos y composiciones o ambos no se conocen se rotulan como 1, 2 y 3. Calcular los flujos desconocidos y sus composiciones para las corrientes 1, 2 y 3

PROBLEMA PROPUESTO Nº 04

40 kg/h 0,9 kg A/kg 0,1 kg B/kg

100 kg/h

Unidad 1

30 kg/h 0,6 kg A/kg 0,4 kg B/kg

1

2

0,5 kg A/kg 0,5 kg B/kg 30 kg/h 0,3 kg A/kg 0,7 kg B/kg

Unidad 2

3

PROBLEMA PROPUESTO Nº 05 2000 kg de una solución de hidróxido de sodio al 5% en agua, será preparada por dilución de una solución al 20%. Calcular las cantidades requeridas. Los porcentajes se dan en peso (w/w). F1= wH20= 1w/w

F2= wNaoH= 0.20w/w

F3= 2000 Kg wNaoH= 0.05 w/w

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PROBLEMA PROPUESTO Nº 06 Una columna de destilación separa 10,000 kg/h de una mezcla de 50% de benceno y 50% de tolueno. El producto D recuperado del condensador en la parte superior de la columna contiene 95% de tolueno. El flujo de vapor V que entra en el condensador desde la parte superior de la columna es de 8000 kg/h. Una porción del producto del condensador se devuelve a la columna como reflujo, y el resto se extrae para usarse en otro sitio. Suponga que la composición del flujo en la parte superior de la columna (V), del producto extraído (D), y del reflujo (R) son idénticas porque el flujo V se condensa por completo. Calcule la razón entre la cantidad reflujada R y el producto extraído D.

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0.95 Benceno 0.05 Tolueno

Producto Líquido D

Vapor V = 8000 kg/h Condensador

R

Alimentación 10000 kg/h 0.5 Benceno 0.5 Tolueno

E-7

P-29 P-30 P-44

E-9 P-43 P-27

Producto Base

PROBLEMA PROPUESTO Nº 07 Algunos Pescados se procesan como harina de pescado para usarse como proteínas suplementarias en alimentos. En el proceso empleado, primero se extrae el aceite para obtener una pasta que contiene 80% en peso de agua y 20% en peso de harina seca. Esta pasta se procesa en secadores de tambor para obtener un producto “seco” que contiene 40% en peso de agua. Finalmente el producto se muele y se empaca. Calcule la alimentación de pasta en Kg/h necesarias para producir 1000 Kg/h de harina “seca”.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 08 En la combustión de heptano se produce CO 2. Suponga que desea producir 500 kg de hielo seco por hora y que el 50% del CO 2 se puede convertir en hielo seco, como se muestra en la figura. ¿Cuántos kg de heptano habrá que quemar cada hora? 500 hg/h de CO2 (hielo seco)

C7H16

CO2 (gas)

O2

H2O

PROBLEMA PROPUESTO Nº 09 Un análisis de piedra caliza da: i. CaCO3 92.89% ii. MgCO3 5.41% iii. Insoluble 1. 1.70% Calcular: a. ¿Cuá ¿Cuánta ntas s libr libras as de óxid óxido o de calci calcio o pue puede den n fabri fabrica carse rse con cinco toneladas de esta piedra? b. ¿Cuántas libras de CO 2 pueden recuperarse por cada libra de piedra caliza? c. ¿Cuá ¿Cuánta ntas s libr libras as de piedra piedra caliza caliza se nece necesit sitan an para para produ producir cir una tonelada de cal?

PROBLEMA PROPUESTO Nº 10 De acuerdo con el siguiente diagrama calcular el valor de las corrientes M 2 y M3. La solubilidad del CH3COONa a 30°C es de 54.5 lb CH 3COONa/100 lb de H2O. 450 kg CH3COONa.3H2O M1

H 2O

M3 M2


De acuerdo al diagrama, calcular el valor de todas las corrientes y la composición en % peso de M 2. 10% benceno

M3

M1

33.5% tolueno

25% tolueno 65% xileno

13.4% benceno

53.1% xileno M2=1600 Kg

16% benceno tolueno xileno

PROBLEMA PROPUESTO Nº 12 De acuerdo con el diagrama calcular el valor de las corrientes M 1 y M2. 18% NaOH 23% KOH

M3=3600 Kg

M1

12% NaOH 41.3% KOH

59% H2O

46.7% H2O M2

77% KOH 22.1% H2O

PROBLEMA PROPUESTO Nº 13 Un ácido residual proveniente de un proceso de nitración contiene: 36% de HNO 3, 31% de H 2O, 33% de H2SO4. Este ácido será reconcentrado por la adición de otros, uno contiene 96% de ácido sulfúrico (H2SO4) y otro que contiene 78% de HNO 3. Determinar la cantidad de ácido residual y de ácidos concentrados que deben mezclarse para obtener 5200 Kh/h de mezcla que contenga 40% ácido sulfúrico y 43% ácido nítrico.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 14 Se obtienen 3800 kg/h de una solución de carbonato de sodio al 43%, partiendo de una solución al 6%. Para concentrar la solución se utilizó un evaporador, calcular la cantidad de solución diluida alimentada y la cantidad de agua eliminada en forma de vapor.


De acuerdo con el siguiente diagrama calcular el valor de todas las corrientes y la composición en % peso de M 3. M4=0.6M2

M2

M1

I

M3

II

M5

12% Leche

54% Leche

88% agua

46% agua M4 = 1800 kg/h

PROBLEMA PROPUESTO Nº 16 Calcular el valor de todas las corrientes, y la composición en % peso de M1 . M5=1250 kg/h

M2=3M4 M4

M1

I

M3

33% azúcar 67% H2O

II

M5 44% azúcar 56% H2O

PROBLEMA PROPUESTO Nº 17 Calcular el valor de todas las corrientes y la composición en % peso de M 3 y M7. M2=3M4

M1

I

M3

M4

II

M5

3% KCl

33% KCl

97% H2O

67% H2O

M6=0.2M4

III

M7

M5 = 1650 kg/h

PROBLEMA PROPUESTO Nº 18 Se desea destilar una solución alcohólica cuya composición es de 25% de alcohol, obteniéndose un destilado con 70% de alcohol y cuya masa es de 1500 kg/h. El residuo contiene 92% de agua. Calcule la alimentación y el residuo obtenido en la columna de destilación.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 19 Calcular el valor de todas las corrientes y sus composiciones. M2

M4

75.8% Metanol M1

72% Etanol

24.2% Etanol DI

8% Metanol

Butanol

D II

25% Metanol 35% Etanol 40% Butanol

M3 M1 = 5000 kg/h

M5

Etanol 67.4% Butanol

PROBLEMA PROPUESTO Nº 20 Calcular el valor de todas las corrientes y sus composiciones en % peso. M2

M4

3% Metanol

62% Metanol M1

Etanol

38% Etanol DI

12% Agua

D II

M2 = 3600 kg/h

12% Metanol 60% Etanol 28% Agua

M3

M5

Etanol Agua

Nota: El metanol obtenido como destilado en la segunda torre representa el 10% del alimentado al sistema.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 21 Una corriente gaseosa se alimenta a una columna de absorción para eliminarle el 95% del amoniaco que contiene dicha corriente. La corriente gaseosa contiene 80% de aire y el resto de amoniaco. También se alimentaron 1400 Kg de una solución de amoniaco al 2%. Calcular el valor de todas las corrientes. 80% aire G 1

L2 NH3

20% amoniaco

H2O =95%

aire

1400 kg

G2

amoniaco

L1 2% NH3 98% H2O

PROBLEMA PROPUESTO Nº 22 Dado el siguiente esquema, determine si la corriente W entra ó sale del sistema y calcule su composición. W

F = 100 lb 50 % EtOH 10 % MeOH 40 % H2O

P = 60 lb 80 % EtOH 15 % MeOH 5 % H2O

PROBLEMA PROPUESTO Nº 23 Dado el siguiente esquema, determine si la corriente B entra ó sale del sistema, calcule el flujo másico de las corrientes B y C. B= ? 22 % MeOH

A = 100 kg/s 50 % EtOH 10 % MeOH 40 % H2O

78 % H2O

C= ? 91 % EtOH 9 % H2O

PROBLEMA PROPUESTO Nº 24 Un gas contiene 5 % molar de C3H8, 9 % molar de C4H10, 16 % molar de 02, 35 % molar de N 2 y el resto de H 20. Calcule la composición en peso de este gas en base húmeda y en base seca.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 25 Un gas contiene 5 % en peso de C 3H8, 9 % en peso de C4H10, 16 % en peso de 0 2, 35 % en peso de N2 y el resto de H 20. Calcule la composición molar de este gas en base húmeda y en base seca.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 26 Un evaporador se alimenta con una solución acuosa que contiene aproximadamente un 15 % de sólidos, para producir una solución concentrada con 35 % de sólidos. Determine: a) Cuanta Cuanta agua agua se se evapo evapora ra por por tonela tonelada da de de alimentación b) La cantida cantidad d de producto producto obtenido obtenido por tonelada tonelada de alimentación

PROBLEMA PROPUESTO Nº 27 Un secador, recibe pulpa con 80 % de agua. Después de eliminar 100 libras de agua, se determinó que la pulpa aún contenía 40 % de agua. Se pide calcular el peso de la pulpa inicial.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 28 Se encontró que una pulpa húmeda tenía 71 % de agua. Después del proceso de secado se determinó que se había eliminado el 60 % del agua original. Calcule: a) La compos composici ición ón de la pulp pulpa a seca seca b) La canti cantidad dad de de agua agua elimin eliminada ada por por libra libra de pulpa húmeda alimentada

PROBLEMA PROPUESTO Nº 29 Se desea producir una solución al 8 % de NaOH diluyendo una solución al 20 % de NaOH en agua pura. Determine: a) El cuoci cuocient ente e g de agua agua/g /g de la solu solució ción n de NaOH alimentada. b) Cuocie Cuociente nte g de de soluci solución ón produ producto cto/g /g de solución de NaOH alimentada. c) Las velo velocid cidade ades s de alimen alimentac tación ión de de la soluci solución ón al 20 % de NaOH y el agua para dilución que se requieren para producir 2310 lb/min de la solución al 8 % de NaOH.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 30 Un secador de pulpa recibe 1000 lb/h de pulpa que contiene un 90 % de humedad para entregar como producto una pulpa con 25 % de humedad. Haga un esquema del proceso y determine: a) La cantida cantidad d de de product producto o que que sale sale del del secado secadorr por semana considerando un horario de trabajo de lunes a viernes con 8 h diarias b) La canti cantidad dad de de agua agua que se se debe debe elimin eliminar ar por por día.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 31 Se desea preparar una disolución de ácido sulfúrico al 50% en peso donde se dispone de lo siguiente: Hielo a 32 ºF H2SO4 al 80 %p a 100 ºF H2SO4 al 30 %p a 100 ºF ¿Qué cantidad de c/u se deberá agregar para preparar 1000 lb de la disolución al 50 %p con una temperatura final de 100 F, si en el proceso la mezcla no se calienta ni se enfría.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 32 En parte del proceso de obtención de azúcar granulada, el azúcar húmeda que contiene 20 % de agua se hace pasar por un secador donde se le retira un 75 % del agua. Calcule: a) La compo composic sición ión del flujo flujo de de azúcar azúcar que sale sale del del secador b) La razo razon n agua agua reti retirad rada/az a/azúca úcarr húmeda húmeda aliment alimentada ada al secador c) Sí el el seca secado dorr se alim aliment entar ara a con 1000 1000 ton/d ton/día ía de de azúcar húmeda, ¿qué cantidad de agua se debería retirar en el secador para que el azúcar de salida saliera totalmente seca?

PROBLEMA PROPUESTO Nº 33 Se desea obtener una solución orgánica con 28 % de acetona y el resto benceno. Para ello se mezcla una solución que contiene 10 % de acetona y 90 % de benceno, con otra que contiene 40 % de acetona y 60 % de benceno. a) Dibuje Dibuje y etique etiquete te un diagram diagrama a de flujo flujo de de éste éste proceso b) ¿Que flujo flujos s de aliment alimentaci ación ón se requi requiere eren n para producir 1000 kg/h de producto?.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 34 Las fresas contienen alrededor de 15 % de sólidos y 85 % de agua. Para preparar mermelada de fresa, se mezclan las fresas trituradas con azúcar en una relación en peso de 4:5, luego la mezcla se calienta para evaporar el agua hasta que el residuo contiene una tercera parte en peso de agua. a) Dibuje Dibuje el el diagra diagrama ma de fluj flujo o de este este proce proceso so b) Determin Determine e cuánta cuántas s libras libras de fresas fresas se nece necesita sitan n para producir una libra de mermelada

PROBLEMA PROPUESTO Nº 35 Una mezcla que contiene 34 % en peso de acetona (CH3COCH3), 33 % de ácido acético (CH3COOH) y 33 % de anhídrido acético [(CH3CO)2O , se alimen alimenta ta a una torre torre de de destilación a razón de 15000 kg/h. El destilado, también llamado producto de tope o de cabeza, se puede considerar como acetona pura y el producto de fondo contiene un 1 % de la acetona alimentada. Determine: El flujo de destilado, en kg/h. La composición de la corriente de fondo, en % en peso.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 36 Una torre de destilación se emplea para purificar benceno proveniente de una corriente de 100 kg/h, que contiene 50 % en peso de benceno y 50 % en peso de tolueno. Si el producto de tope tiene una composición de benceno del 85 % en peso y el producto de fondo contiene 10.6 % en peso de benceno, calcule los flujos másicos del producto de tope y del producto de fondo de la torre, en kg/h.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 37 Un flujo que contiene 25 % en peso de metanol en agua se mezcla con un segundo flujo que contiene 10 % de metanol en agua, para formar un producto que contiene 17 % de metanol. Escoge una base de cálculo conveniente, hace un esquema del proceso y calcula la relación kg de la disolución al 17 % partido por kg de la disolución al 25 % ¿Cuántos kg/h de cada flujo de alimentación se requieren para producir 1250 kg/h de producto?.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 38 En una planta de concentración de sales, se dispone de una solución que contiene 10 % de NaCl y 20 % de KCl que se concentra hasta obtener una solución que contenga 30 % de NaCl, en una operación en la que se evaporan 200 kg de agua. La solución resultante se hace llegar a un agitador donde se ajusta la concentración agregando 200 kg de un concentrado acuoso de KCl que contiene 90 % de dicha sal. a) Haga Haga un un esqu esquem ema a del del proc proces eso o b) Determi Determine ne la compo composic sición ión del del producto producto fina finall del

PROBLEMA PROPUESTO Nº 39 En una planta de concentración de sales, se dispone de 800 Kg/h de una solución acuosa que contiene 10 % de NaCl y 20 % de KCl, que se concentra en un evaporador, hasta obtener una solución que contenga 35 % de KCl, en una operación en la que se evapora agua pura. Para ajustar la concentración final, la solución que sale del evaporador se hace llegar a un estanque mezclador, donde se ajusta la concentración agregando un concentrado acuoso de KCl que contiene 85 % de dicha sal.

PROBLEMA PROPUESTO Nº 39 (continua) a) Haga Haga un un esqu esquem ema a del del proc proces eso o b) Determi Determine ne la la cantid cantidad ad de de agua agua que que se evapora en el evaporador c) Determi Determine ne la comp composi osició ción n de la la soluci solución ón que que sale del proceso d) Determin Determine e la cantidad cantidad de conce concentra ntrado do acuoso de KCl que se debe agregar.

Instructor: Ing. José Manuel García Pantigozo Semestre I - 2014

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