BALANCE DE MA MATERIA TERIA Y ENERGÍA EPIA – UNHEVAL – HCO. HC O.
PROBLEMAS PROPUESTOS DE BALANCE DE MATERIA 1. BALANCE BALANCE SIMPL SIMPLE E DE MATERI MATERIA A 1.1. 1. 1. En un pr proc oces eso o de ma manu nufa fact ctur ura a de ju jugo gos s de fr frut uta, a, se ne nece cesi sita ta de dell empl em pleo eo de un ev evap apor orad ador or,, el cu cual al rec ecib ibe e un una a al alim imen enttac ació ión n de 4500 45 00Kg Kg/dí /día a de um umo, o, co con n un una a co conce ncentr ntraci ación ón de dell 1! 1!". ". #i se de desea sea concen con centr trar ar lo los s só sólid lidos os $a $asta sta el %0 %0". ". &al &alcu cule le la ca canti ntidad dad de ag agua ua evaporada.
1.!. #e tiene tiene dos tipos tipos de alimento alimentos s para cerdo cerdos, s, uno de de 50 nuevo nuevo soles/Kg soles/Kg ' el otro de %0nuevo soles/Kg. (ara $acer una mecla de 10000 Kg a un precio de 54 nuevo soles/Kg )&u*ntos +ilogramos de cada alimento se deberían meclar 1.-. 1. -. En el pr proc oces eso o pa para ra fa fabr bric icar ar me merrme mela lada da de co coco cona na,, la fr frut uta a in inic icia iall conteniendo " en peso de sólidos soluble, se mecla con acar 1.!! Kg. acar por cada Kg. de fruta ' pectina 0.00!5 Kg. de pectina por cada Kg. de fruta. a mecla resultante se evapora en una olla para produ pr oducir cir mer mermela melada da con conteni teniend endo o %2" en peso de sóli sólidos dos solu solubles bles.. &alclese, para una alimentación de %00 +g. de cocona, los Kg. de mecla obtenida, los Kg. de agua evaporada ' los Kg. de mermelada producida. 1.4. 1. 4. (ar ara a el us uso o ag agrroi oind ndus ustr tria iall de la ma made dera ra,, 3s 3sta ta se se seca ca de desd sde e un una a $umedad promedio de %0 " en peso. espu3s de secarla se determina ue se $a eliminado el 20" del agua ue contenía inicialmente la mader mad era. a. (ara un una a al alim iment entaci ación ón de 40 400 0 Kg Kg/$ /$ de ma made dera ra $ $med meda. a. &alclense lo siguiente6 a &om &ompo posic sició ión n in inici icial al de la ma made dera ra b com compo posic sició ión n de la mad mader era a 7seca7 ' su peso. 1.5. #e usa un evaporador para concentrar soluciones de acar de ca8a. #e evap evapor oran an 1000 10000 0 Kg/d Kg/día ía de una una solu soluci ción ón ue ue cont contie iene ne -9" -9" de acar en peso, obteni3ndose una solución con 24" en peso. &alcular el peso de la solución obtenida ' la cantidad de agua e:traída. 1.%. )&uanto )&uantos s +ilogr +ilogramo amos s de crema crema ue contien contienen en 1!" de manteu manteuilla illa; ; debe deben n ser ser agr agregad egados os a 1900 1900 +g de lec$ lec$e e ue ue cont contie iene ne !" de manteuilla para obtener lec$e con -" de manteuilla. 1.2.
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1.9. a $arina de camote se utilia para $acer pan ' productos similares, la $arina se procesa secando los tub3rculos ue contienen %%" de $umedad en peso, $asta reducirla al 5 " ' moliendo $asta =nura de $arina. )&uantos Kg. de camote deben secarse ' ue cantidad de agua debe eliminarse para producir 5000 +g de $arina por $ora; 1.. ue contiene 10" de $umedad con patatas secas ? con un contenido de $umedad de !5" para obtener un producto =nal con un contenido de $umedad de 19". eterminar las proporciones ue se reuieren 1.11. En el proceso de concentración de un jugo de naranja, el umo reci3n e:traído ' tamiado ue contiene 2.09" en peso de sólidos, se alimenta a un evaporado al vacío. En el evaporador se e:trae agua ' el contenido de sólidos aumenta 59" en peso. (ara una entrada de 1000 Kg/$, calcular las cantidades de salida de las corrientes de jugo concentrado ' agua. (@ AK Ej 1.5.1. 1.1!. a $arina de pescado puede utiliarse como proteínas suplementarias en alimentos. En el proceso empleado, primero se e:trae el aceite para obtener una pasta ue contiene 90" de agua en peso ' !0" de $arina seca en peso. Esta pasta se seca en secadores de tambor rotatorio para obtener un producto 7seco7 ue contiene 40" de agua en peso. Binalmente el producto se muele a grano =no ' se empaca. &alcular la alimentación de pasta en Kg./$ necesaria para producir 1000 Kg./$ de $arina 7seca7 1.1-. e la =gura determine si la corriente C entra o sale del sistema ' calcule su composición.
1.14. ado el siguiente esuema, determine si la corriente ? entra ó sale del sistema, calcule el peso de las corrientes ? ' &.
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1.15. esta mecla se le a8ade pectina necesaria cerca de !-0 g por cada Kg de acar. a mecla se evapora $asta ue los sólidos solubles llegan al 2%". )u3 cantidad de mermelada con %2 " en solidos solubles se espera a partir de una fruta ue tiene 14" de solidos solubles; )&u*ntos Kg de mermelada se obtiene por Kg de fruta entrante al proceso; 1.12. El tanue de almacenamiento de agua de una planta tiene una capacidad de -00 m -. >l comenar el día de labores el ingeniero observa ue $a' 90 m - de agua en el tanue. urante ese día el tanue recibió 120 m - ' se le e:trajeron 1-0 m -. )&u*l ser* el volumen del agua en el tanue al =nal del día; 1.19.
2. BALANCE DE MATERIA EN DOS ETAPAS 2.1. En una planta se produce lec$e seca en polvo introduciendo lec$e entera ue tiene un contenido de sólidos totales de 1-" en un evaporador al vacío, en el cual se aumenta a -0" el contenido de sólidos. a lec$e concentrada entra entonces a un secador por aspersión. &uando los sólidos de la lec$e tienen un contenido de $umedad de 5" dejan el secador a una relación de 00 Kg/$ para ser empacados. eterminar el Fujo de masa de la lec$e entera al evaporador al vacío, el vapor de agua ue sale de 3ste evaporador, la
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lec$e concentrada del evaporador al secador por aspersión ' del vapor de agua del secador por aspersión.
2.2. En la instalación de normaliación de lec$e del diagrama de Fujo, entran 1000 +g/$ de lec$e entera ue contiene un %,5" de materia grasa. En la separadora centrífuga se producen una nata con un 99" de G.H. ' una lec$e desnatada con el 0,-" de G.H. #i la lec$e debe normaliarse al 4" de G.H., calcular los caudales m*sicos de lec$e normaliada ' de nata ue se obtendr*n.
3. BALANCE DE MATERIA EN TRES ETAPAS 3.1.
4. BALANCE DE MATERIA CON RECIRCULACIÓN 4.1. (ara concentrar jugo de naranja se parte de un e:tracto ue contiene 1!.5" de sólidos. El jugo se pasa al evaporador ue trabaja al vacío ' parte se deriva, para luego diluir el jugo concentrado ue sale evaporador con in 59" de solidos $asta la concentración =nal de 4!" de sólidos. a =nalidad es mejorar el sabor de jugo, 'a ue durante la evaporación pierde ciertos saboriantes vol*tiles. &alcular el peso del agua eliminada por cada 100 Kr/s de jugo diluido ue entra al proceso. &alcule tambi3n la cantidad derivada de jugo.
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4.2.
4.3. En un proceso ue produce KJ -, al evaporador se alimenta con 1000 +g/$ de una solución ue contiene !0" de KJ -, de sólidos en peso ' se concentra a 4!! K para obtener una solución de KJ - al 50" de sólidos en peso. Esta solución se alimenta a un cristaliador a -11 K, donde se obtienen cristales de KJ - al %" de sólidos en peso. a solución saturada ue contiene -2.5" de KJ - de sólidos en peso se recircula al evaporador. &alcule la cantidad de corriente de recirculación @ en +g/$ ' la corriente de salida de cristales ( en +g/$. (@ AK Ej !.5.!
5. BALANCE DE MATERIA CON REACCIONES QUÍMICAS - COMBUSTIÓN 5.1. ado el siguiente esuema, determine la cantidad de producto =nal ( ' su composición.
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5.2. Lnicialmente se mecla etano con o:ígeno para obtener un gas ue se forma de 90" de & !M% ' !0" de ! ue despu3s es uemando con !00" de e:ceso de aire. El 90" del etano pasa a & !, 10" pasa a & ' 10" permanece sin uemarse. &alcule la composición del gas de escape de &ombustión sobre una base $meda.
5.3. #e uema carbono en un $orno convirtiendo el 5" en dió:ido de carbono ' el resto en monó:ido de carbono. Gediante los componentes balances de materia, calcular las cantidades de cada gas ue sale del $orno
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