El balance de materiales

IUPSM – INGENIERIA QUIMICA – TEMA Nº 1. – BALANCE DE MATERIA

Problema 1.-

Dado el siguiente esquema, determine si la corriente W entra ó sale del sistema y calcule su composición.

Problema 2.-

Dado el siguiente esquema, determine si la corriente B entra ó sale del sistema, calcule el flujo másico de las corrientes B y C.

Problema 3.- Un evaporador se alimenta con una solución acuosa que contiene aproximadamente un 15 % de sólidos, para producir una solución concentrada con 35 % de sólidos. Determine:

i. Cuanta agua se evapora por tonelada de alimentación

ii. La cantidad de producto obtenido por tonelada de alimentación

Problema 4.- Un secador de frutas portátil instalado en El Valle, recibe cierta cantidad de pulpa de frutas con 80 % de agua. Después de eliminar 100 libras de agua, se determinó que la pulpa aún contenía 40 % de agua. Se pide calcular el peso de la pulpa inicial.

Problema 5.- Un secador portátil de papayas, instalado en el Valle del Elqui, esta diseñado para procesar materia prima con 80 % de agua, entregando 50 kg/h de producto que contiene 28 % de agua. Calcule la cantidad de materia prima que se debe alimentar al secador, en kg/h.

Problema 6.- Se encontró que una pulpa húmeda tenía 71 % de agua. Después del proceso de secado se determinó que se había eliminado el 60 % del agua original. Calcule:

a.- La composición de la pulpa seca

b.- La cantidad de agua eliminada por libra de pulpa húmeda alimentada

Problema 7.- Se desea producir una solución al 8 % de NaOH diluyendo una solución al 20 % de NaOH en agua pura. Determine:

a.- El cuociente g de agua/g de la solución de NaOH alimentada.

b.- Cuociente g de solución producto/g de solución de NaOH alimentada.

c.- Las velocidades de alimentación de la solución al 20 % de NaOH y el agua para dilución que se requieren para producir 2310 lb/min de la solución al 8 % de NaOH.

Problema 8.-

Un secador de pulpa recibe 1000 lb/h de pulpa que contiene un 90 % de humedad para entregar como producto una pulpa con 25 % de humedad. Haga un esquema del proceso y determine:

i. La cantidad de producto que sale del secador por semana considerando un horario de trabajo de lunes a viernes con 8 h diarias

ii. La cantidad de agua que se debe eliminar por día

Problema 9.- En parte del proceso de obtención de azúcar granulada, el azúcar húmeda que contiene 20 % de agua se hace pasar por un secador donde se le retira un 75 % del agua. Calcule:

a.- La composición del flujo de azúcar que sale del secador

b.- La razon agua retirada/azúcar húmeda alimentada al secador

c.- Sí el secador se alimentara con 1000 ton/día de azúcar húmeda, ¿qué cantidad de agua se debería retirar en el secador para que el azúcar de salida saliera totalmente seca?

Problema 10.- Se desea obtener una solución orgánica con 28 % de acetona y el resto benceno. Para ello se mezcla una solución que contiene 10 % de acetona y 90 % de benceno, con otra que contiene 40 % de acetona y 60 % de benceno. Dibuje y etiquete un diagrama de flujo de éste proceso ¿Que flujos de alimentación se requieren para producir 1000 kg/h de producto?.

Problema 11.- Las fresas contienen alrededor de 15 % de sólidos y 85 % de agua. Para preparar mermelada de fresa, se mezclan las fresas trituradas con azúcar en una relación en peso de 4:5, luego la mezcla se calienta para evaporar el agua hasta que el residuo contiene una tercera parte en peso de agua.

A. Dibuje el diagrama de flujo de este proceso

B. Determine cuántas libras de fresas se necesitan para producir una libra de mermelada

Problema 12.- Una mezcla que contiene 34 % en peso de acetona (CH3COCH3), 33 % de ácido acético (CH3COOH) y 33 % de anhídrido acético [ (CH3CO)2O , se alimenta a una torre de destilación a razón de 15000 kg/h. El destilado, también llamado producto de tope o de cabeza, se puede considerar como acetona pura y el producto de fondo contiene un 1 % de la acetona alimentada. Determine:

i. El flujo de destilado, en kg/h.

ii. La composición de la corriente de fondo, en % en peso.

Problema 13.- Una torre de destilación se emplea para purificar benceno proveniente de una corriente de 100 kg/h, que contiene 50 % en peso de benceno y 50 % en peso de tolueno. Si el producto de tope tiene una composición de benceno del 85 % en peso y el producto de fondo contiene 10.6 % en peso de benceno, calcule los flujos másicos del producto de tope y del producto de fondo de la torre, en kg/h.

Problema 14.- Un flujo que contiene 25 % en peso de metanol en agua se mezcla con un segundo flujo que contiene 10 % de metanol en agua, para formar un producto que contiene 17 % de metanol.

a.- Escoge una base de cálculo conveniente, hace un esquema del proceso y calcula la relación kg de la disolución al 17 % partido por kg de la disolución al 25 %

b.- ¿Cuántos kg/h de cada flujo de alimentación se requieren para producir 1250 kg/h de producto?

Problema 15.- En una planta de concentración de sales, se dispone de una solución que contiene 10 % de NaCl y 20 % de KCl que se concentra hasta obtener una solución que contenga 30 % de NaCl, en una operación en la que se evaporan 200 kg de agua. La solución resultante se hace llegar a un agitador donde se ajusta

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