Materiales o equipos a utilizar: Calculadoras programables

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA

PROCESOS INDUSTRIALES

Examen 1

 (Semestre 2017-0)

Indicaciones  Generales:

                                 Duración: 2h30min

Materiales o equipos a utilizar: Calculadoras programables.

Puntaje debido al cuestionario: 20 puntos

Puntaje total: 20 puntos

[pic 1]

Pregunta 1 (7puntos)

Con el objetivo de obtener cristales de sacarosa, se alimentan a un sistema de evaporación 1000 kg/h (F1) de una solución de sacarosa al 15 % en masa, la cual se concentra hasta su saturación en el evaporador2 que opera a 100 °C. En el evaporador1 se elimina el 40,2% del agua contenida en F10. La solución saturada obtenida en el evaporador2 es alimentada a un cristalizador. Los cristales y la solución saturada de sacarosa obtenidos  en el cristalizador se separan por centrifugación. Se sabe 0,05 kg de solución son arrastradas por cada kg de cristales de sacarosa. Posteriormente los cristales son secados con aire. La sacarosa obtenida (F11) tiene 3% de agua. Para el proceso de secado se requieren 800m3/min de aire (F6) a 75° C y 1 atm con humedad de 0,008 lb agua/lb aire seco. La solubilidad de la sacarosa a 100°C es de 5 kg/ kg de agua y a 20°C es 2kg/ kg de agua. Determine

1. El flujo F11 en kg/h. (1pto)
2. El flujo F4 recirculado. (2ptos)
3. Los flujos F8 y F9. ( 2 ptos)
4. La Composición molar de F7. ( 2 ptos)

[pic 2]

Pregunta 2 (6puntos)

El proceso de obtención de los cristales de sulfato de cobre cristalizado con cinco moléculas de agua, CuSO4.5H2O. Se inicia con la alimentación fresca, consistente en 1000 kg/h de una disolución acuosa que contiene 15% en peso de sulfato de cobre anhidro, CuSO4, se mezclan con la corriente de recirculación y es alimentado a un evaporador del cual se obtiene una disolución acuosa concentrada de 45% en peso de CuSO4, Esta corriente pasa a un proceso de cristalización y filtrado del cual se consigue una disolución acuosa de aguas madre de 20% en peso de CuSO4 y una torta, que es una mezcla que contiene 95% en peso de cristales de  CuSO4.5H2O y 5% en peso de la disolución de aguas madre, finalmente esta torta es secado con gases de combustión (T=135 oC y P=1atm)  que contiene 2% en moles de agua, obteniéndose el sulfato cobre  anhidro y los cristales de sulfato de cobre penta hidratado.

1. Diseñe el diagrama de flujo del proceso.
2. Calcúlese el flujo, kg/h, de todas las corrientes del proceso antes del secado.
3. Si el gas de combustión que abandona el secador contiene 5% de humedad, determine el volumen de aire que se requiere en m3/h.  

Pregunta 3 (7puntos)

Se desea diseñar una  planta para la deshidratación osmótica continua de filetes de pescado. La línea se alimentará con 1000 kg/h (F1) de filetes libres de sal, con  la siguiente composición en peso: agua 52%; grasa 30,6%; proteína 14,5%; inertes 2,9%. Los filetes se pondrán en contacto con una solución de salmuera con 30% de sal (NaCl) (F6) en peso. Después de la operación, los filetes deshidratados (F2) tendrán una humedad del 50%, y un contenido de sal con 3%. Con la finalidad de consumir menor cantidad de sal, la solución de salmuera (F3) es concentrada hasta su saturación en el evaporador (24.9 lb/100 lb H2O). Asumir que el flujo F3 está compuesto únicamente de NaCl y agua.

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