BALANCES DE MATERIA SIN REACCIÓN QUÍMICA

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DE EDUCACIÓN UNIVERSITARIA

Instituto Universitario de Tecnología "Dr. Federico Rivero Palacio"

Departamento de Procesos Químicos

Primer Trayecto

Unidad Curricular: Principios de Procesos Químicos

BALANCES DE MATERIA SIN REACCIÓN QUÍMICA

1) Si 1 litro de alcohol es mezclado con 1 litro de agua, ¿cuántos kilogramos de solución resultan y cuántos litros de solución se tienen finalmente?

Las densidades del alcohol y el agua a 20° C son 0,789 y 0,998 g/cm3, respectivamente.

2) Una solución acuosa de hidróxido de sodio contiene 20% de NaOH en peso. Se desea producir una solución de NaOH al 8% diluyendo una corriente de la solución al 20% con agua pura.

a) Calcular las proporciones masa de agua/ masa de solución de alimentación y masa de solución de salida/masa de solución de alimentación.

b) Determinar los flujos de alimentación de la solución a 20% y del agua de dilución necesarios para producir 1510 kg/min de la solución al 8%.

3) Debe diseñarse una columna de destilación a fin de separar una mezcla que contiene 50% de hexano y 50% de pentano en peso. La corriente superior de producto debe contener 95% de pentano, mientras que el fondo contiene 96% de hexano. La corriente que abandona el tope de la columna se condensa; una porción de la corriente condensada se retorna a la columna como reflujo, el resto sale como producto. La relación de reflujo (masa de reflujo/ masa de producto destilado) es de 0.6

a) Calcular los kg de destilado y fondos producidos por kg de alimentación

b) Calcular la relación (kg alimentados al condensador/ kg alimentados a la torre)

c) Calcular el flujo másico de cada corriente de producto si el flujo molar de la corriente de alimentación es de 100 kgmoles/h.

4) Una solución compuesta por 50% de etanol, 10% metanol y 40% de agua en peso es alimentada a un separador a un caudal de 100 kg/h. Del separador sale una corriente con un flujo de 60 kg/h con una composición de 80% de etanol, 15% de Metanol y 5% de agua, una segunda corriente sale del separador de la cual se desconoce el flujo y la composición. Se pide hallar la composición y el flujo de esta corriente.

5) El contenido de sólidos de las fresas es del 15% en peso y el resto es agua. Para elaborar mermelada de fresas se mezclan fresas trituradas y azúcar en una proporción 45:55; calentando dicha mezcla para evaporar el agua hasta que el residuo contenga una tercera parte del agua inicial. ¿Cuantos kg de fresa se requieren para elaborar 1 kg de mermelada?

6) Mediante un sistema de fraccionamiento, se desea tratar una alimentación de 3000 lbm/h de BTX (benceno, tolueno y xileno), con una composición en peso de 50% de benceno, 30% de tolueno y el resto de xileno, de acuerdo a la figura mostrada abajo, se requiere determinar cuáles son los caudales másicos de salida y la composición molar en la línea M

7) Se desea purificar en un 100% un caudal másico de 200 lbm/h de aire, el cuál contiene 2% de acetona como impureza. Para tal operación se posee una torre de absorción la cuál opera con agua pura como disolvente. Cuál es la composición de la acetona en el agua a la salida de la torre si se alimentan 1000 Ibm/h de agua. (PMacetona = 58,08 g/gmol)

8) Dado el siguiente proceso:

10) Un evaporador triple efecto es utilizado para concentrar salmuera (NaCl + H2O) desde un 25% en peso hasta un 97% en peso. Si la unidad de triple efecto produce 14670 lb/h de salmuera a 97% en peso, determinar:

a) Velocidad de alimentación de salmuera lb/hr

b) Agua que se remueve de cada evaporador.

11) Basado en el diagrama determine la relación en Kilogramos del reciclo y de la alimentación, sabiendo que se produce un desecho de 100 kg (Todas las corrientes se expresan en masa)

12) En un proceso que produce KNO3, el evaporador se alimenta con 1000 kg/h de una solución que contiene 20% de KNO3, de sólidos en peso y se concentra a 422 K para obtener una solución de KNO3 al 50% de sólidos en peso. Esta solución se alimenta a un cristalizador a 311 K, donde se obtienen cristales de KNO3 al 96% de sólidos en peso. La solución saturada que contiene 37.5% de KNO3 de sólidos en peso se recircula al evaporador. Calcule el flujo de recirculación R en kg/h y el flujo de salida de cristales P en kg/h. Como base del cálculo utilice 1000 kg/h de alimentación original. No se verifican reacciones químicas.

13) 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. Segundo, esta pasta se procesa en secadores de tambor rotatorio para obtener un producto “seco” que contiene 40% en peso de agua. Finalmente, el producto se muele a grano fino y se empaca. Calcule la alimentación de pasta en kg/h necesaria para producir 1000 kg/h de harina “seca”.

14) Una alimentación de 10000 kg de frijol de soya se procesa en una secuencia de tres etapas. La alimentación contiene 35% en peso de proteína, 27.1% en peso de carbohidratos, 9.4% en peso de fibras y cenizas, l0.5% en peso de humedad y 18.0% de aceite. En la primera etapa, los frijoles se maceran y se prensan para extraer el aceite, obteniéndose corrientes de aceite y de pasta prensada que todavía contiene 6% de aceite. (Suponga que no hay pérdidas de otros constituyentes en la corriente de aceite.) En la segunda etapa, la pasta prensada se trata con hexano para obtener una corriente de pasta de soya extraída que contiene 0.5% en peso de aceite y una corriente de aceite-hexano. Suponga que no sale hexano en el extracto de soya. Finalmente, en la última etapa se seca el extracto para obtener un producto con 8% en peso de humedad.

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