INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MORELIA “JOSÉ MARÍA MORELOS Y PAVÓN”
ING. BIOQUÍMICA BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA MC. DAVID GERARDO ROJAS SOLIS EJERCICIOS EQUIPO 4 VICTOR HUGO CHÁVEZ LÓPEZ
CLAUDIA ANDREA HUERTA CHÁVEZ FRIDA AMANDA MENDOZA OCAMPO MIGUEL ÁNGEL VAZQUEZ GONZÁLEZ 15 de Octubre del 2012 EJERCICIO 1. A continuación se muestra el diagrama de flujo del lavado de camisas que se utiliza en el Servicio de Lavandera la Inundación de Jabón por un Día S.A. Las camisas se remojan en un tanque de agitación que contiene duende, el Detergente Mágico, y después se exprimen y se mandan secar. El jabón Duende sucio se manda a un filtro en donde se extrae la mayor parte de mugre; el detergente limpio se hace recircular para unirse al duende puro; este flujo combinado alimenta el tanque de lavado. Datos: 1. Cada 100 kg de camisas sucias contienen 2 kg de mugre 2. El lavado extrae el 95% de la mugre 3. Por cada 100 kg de camisas sucias salen 25 kg. De Duende con las camisas limpias de los cuales 22 kg regresan al tanque de lavado. 4. El detergente que entra al tanque de lavado contiene 97% de Duende, y el que entra al filtro contiene 90%. La mugre húmeda que sale del filtro tiene 10% de Duende.
Determine: a) Cuanto duende puro debe agregarse por cada 100 Kg de camisas sucias b) Cuál es la composición del flujo de recirculación. F3 = m3 F1 = 100 kg camisas 2 kg de suciedad W3, 4 F2 = m1 (Duende) + m2 (Duende R) 97 % duende puro 3% suciedad W1, 1
1. 2. 3. 4.
3 kg de Duende 98 camisas limpias w2, 2 F5 = m5
AGITADOR
F4 = m4
Duende Camisas Limpias Camisas sucias Mugre
FILTRO
13% suciedad 87% Duende w1, 4
92% suciedad 8% de Duende w4, 4 F6 = m6 (1 – X)
#VARIABLES = 13 # ECUACIONES = 6 GL = 13 – 6 = 7 Δ = 7 –
6 = 1 (Proceso Dinámico)
95% eliminación de suciedad⇒m1(1 - w1, 1 = 5%delasuciedad que entra) Balancealrededordel punto de mezclaimplican3 incógnitasm3, m6, X así como los balances alrededor del filtrom4, m6, X, pero la bañera sólo implica2(m3, m4) y 2 balances se permitido para cadasubsistema. Balancealrededortanque/ agitador ⇒m3, m4 Balancede todopunto de mezcla⇒m6, x ECUACIONES: I. II. III. IV. V. VI.
95% de remoción de tierra: m1 = (1 – w1,1) (2kg) Equilibriosuciedadgeneral: 2 = m1 + (0.92)*m5 Resultado globalDuende: m2 = ( F3 + (1- W4,4)*m5) Tanque Agitador / Suciedad: 2 + 0.03*m3 = 0.10 + .13*m4 Tanque Agitador/ Duende: 0.97 m3 = 3 + 0.87*m4 Composición Duende: m2 + x(m6) = w1,1 *m3
RESOLVIENDO a) I. II.
m1 = (1 – .95) (2kg) = .10 Kg 2 = .10 kg + (0.92)*m5 m5 = 2.065 III. m2 = ( 3 kg + (0.08)*2.065)=3.17 kg detergente DUENDE por camisa
b)
IV. 2 + 0.03*m3 = 0.10 + .13*m4 V. 0.97 m3 = 3 + 0.87*m4 RESOLVIENDO SIMULTANEAMENTE. m3 = 2.04 kg, m4 = 19.3 kg 3.17 + m6 = 20.4 Mm6 = 17.3 VI.
3.17 + x(17.3) = .95*20.4 X= 0.961; 96% DE DUENDE Y 4% SUCIEDAD EN EL FLUJO DE RECIRCULACIÓN.
EJERCICIO 2. El jugo de naranja fresco contiene 12.0% en peso de sólidos y el resto de agua; mientras el jugo de naranja concentrado contiene 42% de sólidos. Se utilizóinicialmente un proceso de evaporación para concentrar jugo, pero los componentes volátiles escaparon con el agua dejando al concentrado sin sabor. El siguiente proceso resuelve este problema: se realiza una desviación del evaporador con una fracción de jugo fresco; el jugo que entra al evaporador se concentra hasta que tiene 58% de sólidos, y el producto se mezcla con el jugo fresco desviado para alcanzar la concentración final de solidos deseada. a) Calcula la cantidad de jugo concentrado producido por cada 100 kg del jugo fresco que alimenta el proceso y la fracción de alimentación que se desvía del evaporador. b) Los ingredientes volátiles que proporcionan el sabor están contenidos en el jugo fresco que desvía del evaporador. Podrías tener más de estos ingredientes en el producto final, evaporando hasta conseguir (por ejemplo) un 90% de sólidos en lugar de 58%; entonces podrías desviar una fracción mayor del jugo fresco y, por lo tanto, obtendrías un productor de mejor sabor. Sugiere las desventajas de esta proposición.
F3 Kg/h Agua 100 Kg/h F1Kg/h 12% masa 12% masa
Evaporador
F4Kg/h F5Kg/h 58% masa 42% masa
F2 Kg/h 12% masa
Base de cálculo = 100 kg # VARIABLES: 5 (F1, F2, F3, F4 y F5) # ECUACIONES: 5 GL = 5-5 = 0 (Problema correctamente definidoo sea que el número de las variables desconocidas en las corrientes es igual al número de ecuaciones independientes disponibles) Ecuaciones: I. II. III. IV. V.
F1+F2=100 F1=F3+F4 0.12F1=0.58F4 F5=F4+F2 0.58F4+0.12F2=0.42F5
Resolviendo Ecuaciones: F1=90.06 F2=9.94 F3=71.43 F4=18.63 F5=28.57 a) Cantidad de jugo = F4 + F5 = 47.1 kg
Cantidad desviada = 9.94 kg b) El proceso sugiere una cantidad inmensa de masa y el jugo sería muy difícil de digerir si se introducen 100 kg y tú quieres un 90% estarías consumiendo por jugo 90 kg de solidos lo cual, generaría perdidas daríasmás kg de jugo por un precio igual al que darías 58 kg de jugo. El jugo al tener residuos sólidos tendría un tiempo menor de caducación por lo que no subastaría al usuario al menos por un mes El jugo con más sólidos aumenta el tamaño del equipo y eso genera gastos
CONCLUSIONES. Realmente observamos que los problemas no son situaciones ajenas a la realidad, cualquier actividad de uso como se le puede manejar como un problema de balance de materia, es importante definir cada una de nuestros variables como flujos, composiciones, ya que estas dependen si nuestro resultado o todo nuestro proceso maneja cifras reales y ser viable a presentarlo como algún proyecto o nuevo negocio. Realmente estos problemas nos dimos cuenta que nos falta un poco más por entender y repasar, el ejercicio 3 realmente no supimos ni por donde empezar pero esperemos que leyendo y practicando sea algo más fácil de lo que imaginamos.
REPORTE DE ACTIVIDADES EQUIPO 4. Integrante
Puntualidad entrega de Participación Actividades resultados
Puntualidad Reuniones
Respeto y tolerancia
Esfuerzo y trabajo
Frida Amanda Mendoza Ocampo Claudia Andrea Huerta Chávez
Eficaz al conseguir métodos de solución Puntual y siempre con disposición a las actividades Siempre puntual y cooperativo en actividades Puntual realización y entrega de actividades
Discusión y análisis
Puntual
Siempre
95
Participación Ejercicio 2
Puntual
Siempre
95
Confusión y un poco Puntual de problemas ejercicio 1 Discusión, análisis y Puntual diseño de los problemas
Siempre
90
Siempre
95
Miguel Ángel VázquezGonzález Victor Hugo Chávez López (Líder)
