Procesos industriales

Universidad de Valparaíso-Campus Santiago                                      Santiago, noviembre 16 de 2020 Facultad de Ingeniería[pic 1][pic 2]

Ingeniería Civil Industrial                                                                                                                                                                                                

PROCESOS INDUSTRIALES

Temas para trabajo grupal – Segundo Semestre 2022

1. Un evaporador de simple efecto se utiliza para concentrar una solución de Cloruro de Sodio (NaCl) desde una concentración inicial de 20% hasta el 60% en peso. La corriente de alimentación ingresa al equipo a una temperatura de 70 ºF. El evaporador debe ser calculado para operar a una presión absoluta de 1,30 (lbf/pulg2) y en estas condiciones el punto de ebullición de la solución al 60% es de 198 ºF. El vapor calefactor es alimentado a TS=225 °F. Determine:

a) Diagrama de flujo del proceso y flujos de alimentación y H2O evaporada (lb/h)

b) El flujo de calor para el cual debe diseñarse el evaporador (Btu/h)

c) El área del evaporador para este requerimiento en (pie2)

d) Realice una breve investigación indicando una aplicación industrial real en que tenga lugar este proceso, describa además capacidades, variables de proceso, condiciones de operación y parámetros de diseño.  

Datos: [pic 3]   [pic 4]   [pic 5]            Use tablas de vapor

Un proceso industrial complementario, requiere de una solución de NaCl de mayor concentración. Para lograr evaporar suficiente agua, Ud. debe diseñar un segundo efecto para obtener como producto final una solución concentrada al 80% en peso.

e) Explique cómo calcular el área del segundo equipo industrial y realice los correspondientes balances de masa y energía a la nueva unidad múltiple (proceso completo).

El proceso industrial diseñado presenta desperfectos en su operación normal. El segundo evaporador (Efecto II) experimenta roturas en varios de los tubos interiores. Debido a esta situación en la corriente de agua evaporada se detecta niveles de concentración de solución de NaCl en forma de vapor Para solucionar este problema, se propone implementar un proceso de condensación con agua de río para recuperar el NaCl en solución Es importante considerar que la solución líquida recuperada debe ser almacenada a una temperatura T2 inferior a su temperatura de condensación TC. De acuerdo a lo anterior, describa un proceso para esta operación indicando: el equipo industrial a implementar, variables a considerar para un adecuado balance de energía este proceso.

Usando los datos adjuntos calcule:

f) El flujo de agua de enfriamiento necesaria considerando que se debe tratar 50.000(lb/h) de una corriente de vapor de agua y NaCl disuelto.

g) El área requerida por el equipo a implementar

2. Un secador de bandejas es implementado en una Viña de la séptima Región para producir un vino de alta calidad. El equipo está diseñado para reducir la humedad desde un 40% hasta un 7,6% con una capacidad de proceso de 186 (kg/h) de uvas frescas húmedas. La bandeja del equipo tiene una conductividad térmica de [pic 6]. El caudal másico de aire, alimentado en régimen perpendicular, es de 0,06 (kg/s) tiene una temperatura de bulbo húmedo de 30 °C y un calor latente de vaporización [pic 7]y temperatura de bulbo seco de 45 °C.

La humedad final que alcanzan las uvas conlleva a una velocidad de secado R2=4,5 (kg/hm2) y se sabe que la humedad crítica del sistema es de 28%. De acuerdo a lo anterior:

1. Represente en un gráfico R v/s X el proceso descrito
2. Estime el tiempo total de secado de las uvas expresado en horas

3. Un evaporador de simple efecto se utiliza para concentrar una solución de hidróxido de sodio (NaOH) desde una concentración inicial de 10% hasta el 50% en peso. La corriente de alimentación ingresa al equipo a una temperatura de 70 ºF. El evaporador debe ser calculado para operar a una presión absoluta de 3,0 (lbf/pulg2) y en estas condiciones el punto de ebullición de la solución al 50% es de 195 ºF. Determine:

a) El flujo de alimentación y H2O evaporada (lbm/h)

b) El flujo de calor para el cual debe diseñarse el evaporador (Btu)

c) El área del evaporador para este requerimiento (pie2)

d) Realice una breve investigación indicando una aplicación industrial real en que tenga lugar este proceso, describa además capacidades, variables de proceso, condiciones de operación y parámetros de diseño.  

Datos: De acuerdo a l diagrama de flujo, asuma: FL=F1, F2=V y F3=FL. Además FV=S, H3=hL, H2= HS. Considere la siguiente tabla para la entalpía del vapor calefactor.

[pic 8]

4. El casino del campus Santiago de la Universidad de Valparaíso ha recibido muchos reclamos debido a que las naranjas que está entregando de postre están muy frías al momento de servirlas a los alumnos. El administrador del casino cree que los alumnos no están en lo correcto, debido a que él ordena sacar las frutas de los refrigeradores 1 hora antes de servir el almuerzo. La fruta refrigerada tiene una temperatura de 1°C y debe encontrarse a 20°C para estar en buenas condiciones para su consumo.

...