Balance de materia y energía para fluidos

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Contenido

I.        Introducción        3

II.        Objetivo        3

III.        Desarrollo        3

IV.        Conclusiones        3

V.        Referencias bibliográficas        3

Introducción

En el  informe presente se mostrara la aplicación del balance de energía y materia en la industria, se utilizara el balance de energía y materia ya que es una herramienta más importante con las que cuentan la ingeniería de procesos y se utiliza para contabilizar los flujos de materia y energía en un determinado proceso industrial, entre sus distintas operaciones con el fin de optimizar operaciones industriales y reducir consumos de energía dentro de los procesos. Con esta herramienta se logra apreciar cuanto se está desperdiciando de cada proceso para así poder generar menores consumos y a la ves desperdicios generando nuevas metas dentro de la organización y a la ves ver las formas de consumo de energía en menores cantidad, pudiendo plantear nuevas formas de generación de energía reduciendo el costo pudiendo ser amigable para el medio ambiente  en que vivimos

este trabajo con el fin de aprender aptitudes y formulaciones que se ocuparan en un futuro determinado, ya que la Ingeniería industrial  abarca muchas funciones en determinadas áreas  y son llevadas a situaciones del ámbito real, brindando soluciones e organizando planeaciones de producción para así lograr un determinado objetivo dado por la industria ,a la ves posibles mejoras.

Objetivos

General

Analizar los resultados que entregan los problemas planteados, para verificar la factibilidad del cambio de turno productivo.

Específicos

• Aplicar las distintas ecuaciones de balance de materia y energía, junto con las ecuaciones que permiten determinar los distintos tipos de fluidos que viajan a través de ciertas tuberías.
• Comprender los datos obtenidos en los esquemas entregados, para obtener información relevante, que permitirá sustentar la posibilidad de un cambio de turno productivo y analizar los resultados experimentales con los cálculos obtenidos.

Desarrollo

 El flujo F de ingreso al proceso es de 24570 kg/h de caña de azúcar, la que se compone de 16% azúcar, 20 % de agua, y 59% de pulpa, que luego de ser sometido a un proceso de trituración genera dos vías de salida las cuales tendrán la siguiente distribución¨

• Una salida “D” por donde evacua el bagazo que contiene 80 % de pulpa y 20% de agua y azúcar
• Una salida “E” por la cual saldrá 7870 k/h Jarabe que contendrá un 13 % de azúcar y un 14 % de pulpa y el resto agua.

El producto resultante debe filtrarse para separar la pulpa del Jarabe por una malla fina, producto de esta separación se generan dos vías de salidas

• Una salida que extrae el 100% de la pulpa “G”,
• Una salida “H” quedando un jarabe muy fino con 15% de Azúcar y el resto agua, que se debe evaporar.
• Del evaporador se obtienen dos vías una vía “J“, que retira 4160 k/h de agua y una vía de salida de producto “K” con un 40% de azúcar y el resto agua.
• El proceso de cristalización es donde se genera el porcentaje de azúcar resultante cristalizada denominada flujo M en k/h de azúcar granulada y el sobrante de agua sale por el flujo L.

Determinar, utilizando los datos entregados:

1. La ecuación general de balance de materia.

El balance de masa según Diana, Granados y Sardella (2018) no es más que una contabilización de material aplicada al sistema de que se trate. En forma sintética y general podemos expresar que para un sistema abierto

Entrada + Generado – Salida – Consumo = Acumulación

Teniendo en cuenta que la masa es conservativa, es decir no se crea ni se destruye, la expresión anterior se reduce a:
Acumulación =  Entrada – Salida

Y si no existe acumulación o consumo de materia dentro de un sistema, significa que se está en estado estacionario o uniforme.

Entrada = Salida

1. La ecuación general de balance de materia, total y por equipo, aplicándola a los valores entregados en el enunciado.

Ecuación de balance de materia general                                             M = D+G+J+L[pic 4]

Ecuación de balance por equipo

1. Trituración.                                                                             F =D+E[pic 5]
2. Filtración por maya.                                                               E =G+H[pic 6]
3. Evaporación.                                                                           H =J+K[pic 7]
4. Cristalización.                                                                         K =M+L[pic 8]

1. La masa (kg) de agua existente en el bagazo que sale por D.

-Para este cálculo se considera un 25%  de agua en F

D, H2o              0.25*F  = 0.173 * E +A * D[pic 9]

(0.25 * F - 0.73 * E) + D = A

(0.25 * 24570 - 0.73 * 7870) + 16700 = A[pic 10]

                A = 0.02379                                               A= la cantidad  de agua que tiene el bagazo D[pic 11]

            0.02379 * 16700 = D. H2o[pic 12]

D, H2o = 397.4  kg/h

1. La masa (kg) de cristales de Azúcar que se producen en 1 mes. Proponga los turnos de producción.

1. F = 24570 (hg/h)

F, azúcar             0.16 * 24570 (kg/h) = 3931.2 (kg/h)[pic 13]

F.H2o                 0.25 * 24570 (kg/h) = 6142.5 (kg/h)[pic 14]

F, Pulpa              0.59 * 24570 (kg/h) = 14496.3 (kg/h)[pic 15]

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