OPERACIONES UNITARIAS (IN177)

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OPERACIONES  UNITARIAS  (IN177)

EXAMEN PARCIAL

2015-02

Profesores        : Nora Bernal, María Cáceres, Gilberto Salas, Gregorio Alvarez

Secciones        : IN61, IN62, IN63, IX61, IV61

Duración        : 110 minutos

Indicaciones:

• El alumno puede utilizar una separata anillada que contiene tablas de datos  del curso
• Se permite el uso de calculadora.
• Examen con lápiz NO tienen derecho a reclamo.
• En cada problema debe presentar un esquema con los datos y variables que usará en sus cálculos.
• De su respuesta en las unidades correctas.

Problema 1.- (6 puntos)

Un evaporador es alimentado con una  solución acuosa salada  a 18oC,  con 15 % en peso de sal.  El evaporador opera a 85 kPa y la solución concentrada sale  con 30 % en peso de sal. Las temperaturas de las corrientes que salen están en equilibrio térmico a la temperatura de saturación. Para llevar a cabo la evaporación se utiliza un serpentín a través del cual circula  vapor de agua saturado a 110oC, el mismo que se condensa totalmente hasta líquido saturado luego de entregar su energía. Se debe obtener 500 kg/h de solución concentrada.

1. Calcule los kilos por hora que deben alimentarse al evaporador. (2 p)
2. Determine el flujo de vapor vivo (de calentamiento) requerido, si no  hay pérdidas de calor (kg/h). (3 p)
3. Si las pérdidas fuesen el 10% del calor suministrado al evaporador, ¿cuál sería el flujo de vapor vivo?. (kg/h) (1 p)

Datos:   CP (azúcar) = 2.35 kJ/kg.oC     CP (agua) = 4.18 kJ/kg.oC      

 Use la tabla N°7 para los datos requeridos adicionalmente

Problema 2.- (7 puntos)

A partir de una solución acuosa de 12.5 % en peso de carbonato de sodio (Na2CO3) se recupera dicha sal como decahidrato mediante cristalización. El  flujo de alimentación igual a   400 kg/h  se enfría hasta 5oC, precipitándose un sólido donde 95% son Na2CO3·10H2O y  5% de licor madre. El licor madre (solución remanente) que sale del cristalizador, es una solución saturada a 5oC.

a) Halle el flujo de sólidos precipitados y de licor madre (kg/h). (4 p)

b) Determine el porcentaje de sal (Na2CO3) separada por cristalización. (3 p)

Datos: 

               Solubilidad de Na2CO3 a 5 °C:   9.10 g de sal / 100 g de agua

Peso molar de Na2CO3 = 106,      Peso molar de agua = 18 kg/kmol

Problema 3.- (7 puntos)[pic 2]

En el diagrama adjunto se muestra una columna de destilación continua alimentada por 200 kmol/h de una mezcla a 25oC que contiene 45 % (mol) de n-pentano y 55 % de ciclohexano. El destilado sale a 65oC y contiene 98% de     n-pentano (el resto es ciclohexano). El producto de fondos está a 85oC, contiene 4% (mol) de n-pentano  y el resto  es  ciclohexano

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