Unidad 1. Actividad 1. Balances de masa en estado estacionario.
BALANCE DE MASA Y ENERGIA Y OPERACIONES UNITARIAS
ER-EBMOP-1701-B2-001
PROF. EDGAR DANIEL DE LA ROSA LAGUNAS
ENRIQUE MARTINEZ RODRIGUEZ AL10500312
Resuelve los siguientes ejercicios: 1. ¿Qué cantidades de materia prima se requieren para preparar un néctar de manzana el cual debe contener 85 kg de puré de manzana, 25 kg de azúcar, 150 kg de agua y 8 kg de ácido cítrico, si se desea producir 7,000 kg/hr de néctar de manzana?
Pure de manzana
PROCESO
Acido citrico
Azucar Agua
Nectar de Manzana Pure de manzana = 85 kg Azucar …………..= 25 kg Agua ……………. = 150 kg Acido cítrico ……. = 8 kg
Manzana 85 kg 268 kg X Azucar
7,000
Nectar de manzana 268 kg
8 5 7 0 00
2,220.15 kg d e pure de manzana
652.99 kg de azucar
268
25 kg 268 kg 25 700 0
X Agua
7,000
268
150 kg 268 kg 1 50 7 00 0
X
7,000
3,917.91 kg de agua
268
AC. Citrico 8 kg 268 kg 8 7000
X
7,000
268
2 0 8 . 9 6 k g d e A c i d o c i tr ic o
2. Se mezclan dos corrientes, la corriente 1 de 700 kg/hr contiene 20% de alcohol, 30% de azúcar y 50% de agua, la corriente 2 de 2,500 kg/hr contiene 15% de alcohol, 40% de azúcar y el resto de agua. ¿Calcula la composición de la mezcla resultante?
Corriente de 700 kg
1
2
Corriente de 2,500 kg
20% alcohol 140 kg
15% alcohol 375 kg
30% azúcar 210 kg
40% azúcar 1,000 kg
50% agua 350 kg
45% agua 1,125 kg
Mezcla resultante 3
Alcohol 3,200 – 100% 515 -
1 00 5 15
x
16.10%
3,200
Azucar 3,200 – 100% 1,210 -
x
1 0 0 1, 2 1 0
37.81%
46.09%
3,200
Agua 3,200 – 100% 1,475 -
x
1 0 0 1, 4 7 5 3,200
alcohol 140+375 = 515 kg azúcar 210+1,000 = 1,210 kg agua 350+1,125 = 1,475 kg 3,200 kg/h
3. Se tiene jugo de naranja con 16% de sólidos, el cual se desea concentrar, una parte del jugo entra al evaporador y otra se mezcla con el jugo que sale del evaporador con una concentración de 62% esto para mejorar el sabor, la concentración final es de 38% de sólidos. Calcula el peso de agua evaporada por cada 100 kg/seg de jugo que entra al proceso, y calcula el peso de jugo a la salida.
Agua, W 100 kg/s, F EVAPORADOR
62% solidos, S
16% solidos
38% solidos, P Bypass, D
Balance Global total
F = W + P
Balance Global Parcial (Solidos) 0.16F = 0.38P P
0 . 1 6 F
0.38
42.11
F = W + P W = 100kg/s – 42.11 = 57.89
P = 42.11 Kg/s W = 57.89 kg/s 4. A un tanque de 2,000 litros de capacidad contiene 500 litros de leche. Si se alimenta con 30 lit/min de leche y simultáneamente se descargan 18 lit/min. Calcule el tiempo de llenado del tanque. Primero definimos cual es la razón del gasto del fluido, para esto restamos L1 – L2 = 30 – 18 = 12 l/min Ahora restamos el Volumen total – el volumen en el mismo tiempo.
1
2000 – 500 = 1500 lts., asi que ahora dividimos este delta entre el delta de la corriente (razón).
L1 = 30 l/min 2000 lts
1 5 0 0 l
1 2 5 m i n entonces se llenar
1 2 l / m in
500 lts
en 125 min o 2 horas con 5 minutos
2 L2 =18 l/min
5. Se tienen dos tipos de alimento para perros uno de $64 pesos el kg y el otro de $88 pesos el kg. Si desea hacer una mezcla de 1,200 kg a 70 pesos el kilogramo ¿Cuántos kilogramos de cada alimento se deberán de mezclar?
B1 = $ 64 pesos el kg
B2 = $ 88 pesos el kg
MEZCLA Balanceado total $ 70 pesos kg 1,200 kg
Balance total: Balanceado 1 + Balanceado 2 = Balanceado total Balanceado 1 + balanceado 2 = 1,200 kg Despejamos: Balanceado 1 = 1,200 kg – Balanceado 2 Balance de componentes (Costo de balanceado 1 * masa del balanceado 1) + (costo balanceado 2 * masa del balanceado 2) = costo balanceado 3 * masa del balanceado 3
$64 * balanceado 1 + $88 balanceado 2 = 70 * 1,200 $64 * (1,200 – balanceado 2) + $88 * balanceado 2 = 84,000 76,800 - $64 balanceado 2 + $88 * balanceado 2 = 84,000 24 balanceado 2 = 84,000 – 76,800 B a l a n c e a d o 2
=
7,200
balanceado 2 = 300 kg
24
Ahora ya con el valor del segundo balanceado podemos sacar el primero. Balanceado 1 = 1,200 – 300 = 900 kg Para obtener 1,200 kg de mexcla a $ 70 pesos se necesitan: 900 kg de balanceado de $ 64 pesos/kg 300 kg de balanceado de $ 88 pesos/kg
