CURSO BALANCE MASICO Y ENERGÉTICO EN PROBLEMÁTICAS AMBIENTALES LABORATORIO

Nombre elemento

Función

Fotografía

Bata de Laboratorio

Es la que nos protege de cualquier contaminación en el laboratorio, al momento de manipular algún material.

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Guantes

Nos sirve de protección en el laboratorio de nuestras manos, al momento de manipular algún elemento.

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Protector Facial

Proteger la vista, teniendo en cuenta que se puede presentar salpicaduras de productos durante el laboratorio y evitamos novedades con esto.

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Zapatos Cerrados

Es recomendable llevar estos al laboratorio, con el fin protejan completamente los pies, evitando impactos y salpicaduras.

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Tapabocas

Evitamos inhalar olores tóxicos en el laboratorio.

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1

Se mezclan 56 libras de fresas que contienen 15% en peso de sólidos y el resto agua, con 50 libras de azúcar. La mezcla se concentra por evaporación hasta retirar dos terceras partes del agua que entro. Calcular el % de sólidos totales del producto concentrado

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W= AGUA

X agua=1

[pic 8]

        F= fresas[pic 9]

                                                                                          Producto (p)[pic 10][pic 11]

        X agua =1/3

X= 15%[pic 12]

X agua 85%

A= azúcar

X azúcar =1

% solidos  = [pic 13]

Libras totales =   =  706,67 libras [pic 14]

Cantidad de solidos = 706,67 *0,15 = 106 libras

Cantidad de agua  = 706,67- 106 = 600,67 libras

Se extrae las 2/3  de agua

  =  400, 44 libras H2O[pic 15]

Quedando

H2O = 600,67- 400,44 = 200,22  % H2O

% SOLIDOS =  = 0,346 * 100% = 34,6% de sólidos totales del producto concentrado[pic 16]

2

En las corrientes residuales de dos líneas, de producción de un proceso industrial se encuentra presente una sustancia tóxica (la sustancia A), la cual debe ser recuperada para una mejor disposición y para cumplir con la normatividad ambiental en el vertimiento de residuos líquidos a fuentes de agua. Para la recuperación de la sustancia A, se mezclan las dos corrientes residuales en un tanque y posteriormente se realiza la separación en una columna de destilación, como se muestra en el siguiente diagrama. Al mezclador entra una corriente con una composición de 15% de A y sale una corriente combinada con una composición de 25% de A y 10% de B (todos en porcentaje molar). Se espera que en la columna se recupere el 97% del A que entra a ella.

 ¿Cuál es el porcentaje de A en la corriente residual 2?[pic 17]

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Solución

Base de cálculo : asumimos 100 moles (corriente 1)

Grados de libertad (Mezclador)

Como se pide el % de A en 2 es suficiente trabajar solo con el mezclador

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3

Se tienen 250 moles por hora de una solución 35% molar de dicloruro de etileno, en tolueno, y son alimentadas en la mitad de una columna de destilación, en la cual no hay acumulación neta. Los 250 moles/h del fluido son distribuidas en dos corrientes; una es elevada y destilada, y la otra se constituye en la corriente de base, el fluido destilado contiene 85% de Dicloruro de etileno y el fluido base contiene 12% de Dicloruro de etileno. ¿Cuál es el porcentaje de flujo de cada corriente? Realice el diagrama del proceso.

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250mol/h        D 85% de Dicloruro de etileno[pic 44]

        15% tolueno

  A[pic 45]

                                           COLUMNA DE DESTILACION

-35% molar

de dicloruro

de etileno[pic 46]

-65% tolueno[pic 47]

[pic 48]

        B  12% de Dicloruro de etileno

        88% tolueno

Balance de Dicloruro de etileno

D. etileno A = D. etileno D  + D. etileno B

 A  = 85%/100% D + 15%/100% B[pic 49]

0,35*250 mol/h * 0,85 D * 0,12 B

BALANCE EN TOLUENO

tolueno A= tolueno D + tolueno B

65%/100% A = 15%/100% D + 88%/100% B

0.65 * 250mol/h = 0,15D + 0,88B

SISTEMA DE ECUACIONES

0,35 * 250 = 0,85D + 0,12B

0,65* 250 =  0,15 D + 0,88B

D= 78,7671 mol/h      B= 171,23 mol/h

%D =   *100 %  = 31,51%[pic 50]

%B=   * 100% = 68,5%[pic 51]

4

Un lodo compuesto de CaCO3 (s) en una solución de NaOH y agua es,

lavado con una masa igual de solución de NaOH al 5% p/p. La mezcla

de sedimento húmedo contiene 2 lb de solución por lb de CaCO3 sólido.

La parte de solución del sedimento húmedo puede ser considerada de

igual composición al de la solución limpia (libre de sólidos) que se retira

en la parte superior de la unidad. Si el lodo alimentado contiene igual

composición másica en cada uno de sus componentes, calcule la

Concentración final de la solución limpia.

[pic 52]

BASE DE CALCULO  100lb / h  de M2

M2  = M1

Con el dato    * M3  = 2,333 lb  = 66,6 lb Sol[pic 53]

Balance de masa en solución para determinar

M1 + solución / M2  = M4 + M5

100 lb + 66,6 lb  =  M4 + M5

M5 = 100 lb

Balance de masa en  NaOH

NaOH/ M1  + NaOH / M2  = NaOH/ M4 + NaOH/M5

0,05*100 lb + 33,3 lb  = x NaOH ( 66,6 lb  + 100 lb )

NaOH  =  38,5 lb  /  166,6 lb  = 0,23

% NaOH en M4 Y M5  =  * 100 %  =  23 % [pic 54]

Concentración final  en solución limpia   23  %  en NaOH

5

En una planta de tratamiento y acabado de metales pesados, una de sus corrientes de desecho tiene 7,1% p/p de cromo (Cr). Esta corriente de desecho se dirige a una unidad de tratamiento donde se elimina 95% del cromo que ingresa, y luego lo recircula a la planta. La corriente residual de líquido, resultante de la unidad de tratamiento, se dirige hacia un pozo de agua de desechos. La capacidad máxima de la unidad de tratamiento es de 5000 Kg/h de agua de desecho. Considerando que el agua de desecho deja la planta de tratamiento y acabado a una velocidad superior a la de la capacidad de la unidad de tratamiento, el exceso (cantidades mayores a 5000 Kg/h) se deriva de la unidad para mezclarse con la corriente residual que sale de la unidad, y la corriente resultante se dirige hacia el pozo de desechos.

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a) Haga un diagrama de flujo detallado con todos los datos del problema, sin asumir una base de cálculo.

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b) Si el agua de desecho de la planta de tratamiento y acabado de metales sale a una razón de F1=7400 Kg/h, calcule el flujo F6 en Kg/h de la corriente de líquido dirigida hacia el pozo de desechos, y la fracción en masa de cromo (Cr) en esta corriente.

Balance Global

[pic 57]

Restricción del Flujo de Alimentación

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[pic 61]

Restricción de la Unidad de Tratamiento

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Balance por Componente

• Cr

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[pic 67]

                        [pic 68][pic 69]

 c) Con ayuda del simulador construido en Excel, elabore una tabla presentando las velocidades de flujo (F6) y las fracciones másicas (x6) de Cromo (Cr) en esa misma corriente, variando los flujos de entrada F1 desde 1000 Kg/h hasta 10000 Kg/h con incrementos de 1000 Kg/h. Luego, elabore en Excel la gráfica de fracción másica x6 (eje y) vs. F6 (eje x). y explique brevemente en el video lo que representa la gráfica y la conclusión que pueda obtener a partir de ella.

[pic 70]

Se observa una fracción de cromo constante en 0,0038 cuando el flujo es menor o igual a 5000 kg/h; por otra parte, cuando el flujo es mayor a este valor y se divide en la corriente 2 y corriente 3 la fracción de cromo aumenta debido a que el agua tratada se mezcla con agua sin tratar, por lo que al aumentar el flujo de alimentación habrá más flujo de agua sin tratar que se mezcla con el flujo 5.