Proceso Unitario

2.- En la figura se muestra un diagrama de flujo simplificado de la fabricación de azúcar. La caña de azúcar se alimenta a un molino donde se extrae jarabe por trituración; el bagazo resultante contiene un 80% de pulpa. El jarabe (E) que contiene fragmentos finamente divididos de pulpa se alimenta a una malla que separa toda la pulpa y produce un jarabe transparente (H) que contiene 15% de azúcar y un 85% de agua en peso. El evaporador produce un jarabe pesado y el cristalizador produce 800kg/h de cristales de azúcar.

Determinar:

a. El agua eliminada en el evaporador.

b. Las fracciones de masa de los componentes del flujo de desecho (G)

c. El caudal de alimentación de caña de azúcar.

d. El porcentaje del azúcar que entra con la caña que se pierde con el bagazo.

e. Si la operación es eficiente justificando el resultado.

Solución:

1) Se completan datos entregados en el enunciado y para fines de cálculo, se agregan las letras A, B, G, I, K, J, L.

2) Interpretación gráfica.

Según lo estudiado en clase, tenemos que la cantidad de materia que entra a un sistema, es igual a la cantidad de materia que sale del sistema, con esto, simplificamos el sistema en la ecuación general:

A = B + G + I + L + J

3) Ecuaciones:

A = B + G + I + L + J de la ecuación general, es posible reducirlo por tipo de materia de entrada y de salida.

Al sistema ingresa (A) 16% azúcar, 25% agua y 59% pulpa. En el punto B hay salida de un 80% pulpa. En G hay un 95% pulpa, tanto en I y L hay una cantidad desconocida de agua y en el punto J sale el producto que son 800 kg/h de azúcar.

Matemáticamente escrito esto es:

(1) 0,16*A = J, con J: 800kg/h

(2) 0,25*A = I + L

(3) 0,59*A = 0,8*B + 0,95*G

De la ecuación (1) es posible encontrar la cantidad de azúcar que ingresa al sistema.

0,16*A=800kg/h

A=800/0,16=5.000kg/h;

Con esta información, es posible encontrar la cantidad de agua y pulpa que ingresa al sistema.

A_agua=7.812 kg/h

A_pulpa=18.437 kg/h

4) Balances por unidad

4.1) Cristalizador

Entonces:

K=L+J

por componente:0,4K=800kg/h

K_azucar=800/0,4

K=2.000kg/h

por lo anterior,es posible calcular la cantidad de agua L que sale del cristalizador

L=K-J

L=2.000kg-800kg

L=1.200kg/h

4.2) Evaporador

Entonces:

H=K+I

〖0,85H〗_agua+ 〖0,15H〗_azucar=K+I,donde K=2.000kg/h

Por cantidad de azucar,tenemos:

0,15H=0,4K con K=2.000

H=0,4*2000/0,15

H_azucar=5,333kg

luego la cantidad de agua I que sale del evaporador es:I=H-K,I=3,333kg/h

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