balance de materia y energia sin reaccion quimica

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•

•

Mezclado

Evaporación •

Separación

•

Secado

Destilación













El mezclado es una operación unitaria que consiste en integrar, combinar dos o más sustancias con el fin de obtener un producto o subproducto uniforme.

Las operaciones de mezclado se usan con una gran variedad de propósitos. Entre ellos se encuentran la homogeneización de materiales, la transferencia de calor, la dispersión de gases en líquidos, etc.













Un gas que contiene 79.1% de N 2, 1.7% de O2 y 19.2% de SO 2, se mezcla con otro gas que contiene 50% de SO 2, 6.53% de O 2 y 43.47% de N 2, para producir un gas que contiene 21.45% de SO 2, 2.05% de O 2 y 76.50% de N 2. Todas las composiciones corresponden a porcentaje en mol. Determine en qué proporción deberán mezclarse las corrientes de entrada al proceso. 50 % de SO2 2

6.53 % de O2 43.47 % de N 2













El ácido agotado de un proceso de nitración contiene 43% de H 2SO4 y 36% de HNO 3. La concentración de este ácido diluido se incrementa mediante la adición de ácido sulfúrico concentrado, que contiene 91% de H 2SO4 y ácido nítrico concentrado, que contiene 88% de HNO 3. El producto deberá contener 41.8% de H 2SO4 y 40% de HNO 3. Calcular las cantidades de ácido agotado y de ácidos concentrados que deberán mezclarse para obtener 100 lb/h del ácido mezclado reforzado. 43 % de H2SO4 36 % de HNO3

1

3

88 % de HNO3 12 % de H 2O













Es una operación unitaria mediante la cual una sustancia pasa del estado líquido al estado vapor, por el suministro de energía calorífica.

Aplicaciones Típicas de Evaporación: Evaporación:

En

los

procesos

de

Concentración de producto.

•

ingeniería evaporación

química se

la utiliza

Pre-concentración de la alimentación al secador.

•















2

Solvente evaporado













A un evaporador se alimentan 100 000 kg/día de una solución que contiene 38 %w de azúcar, obteniéndose una solución concentrada con 74 %w. Calcúlese el peso de solución obtenida y la cantidad de agua evaporada.













El secado se describe como el proceso mediante el cual se elimina líquido de un sólido. Generalmente Generalmente la cantidad del líquido en el sólido es pequeña, por lo que se dice que el sólido está húmedo.













Por un túnel secador se pasa continuamente papel húmedo que contiene 0.1 lb agua/lb de papel seco y sale con 0.02 lb de agua/lb de papel seco. ¿cuántas lb de agua se evaporan por hora si al secador se introducen 1000 lb de papel húmedo













Una pulpa de madera húmeda contiene 68% en peso de agua y después de secarla se determina determina que se ha eliminado el 55% del agua original de la pulpa.





































































































































































































Una recirculación es una corriente de flujo que se toma de la descarga de una UNIDAD y se regresa como alimentación a la misma o a otra UNIDAD colocada colocada anteriormente.

Recirculación

Una recirculación es un proceso que consiste de tres unidades: 1. Nodo Nodo de de Mez Mezcla clado. do.













Corriente de recirculación

Alimentación fresca

Unidad interna

Unidad

Corriente de purga













3 A B C

1

A B C 2

A B C

Un nodo de mezclado se considera como un equipo donde se lleva a cabo el proceso de mezclado; por lo que el balance se realiza como en













Un DIVISOR es un dispositivo mediante el cual se divide el flujo de entrada de una corriente en dos o más corrientes menores. Como la división se hace únicamente con base al flujo, la COMPOSICIÓN en todas las corrientes en las que se divide la corriente de alimentación es la misma, por lo que en un nodo de división sólo se puede realizar el balance global. A B C

xwA,1 = xwA,2 = xwA,3 xwB,1 = xwB,2 = xwB,3 x

= x

= x













Una corriente de PURGA se utiliza para retirar de un proceso a las sustancias inertes, secundarias o indeseables, con el fin de evitar que éstas se acumulen en el flujo de recirculación. Corriente de recirculación

A

A

A B C

A

Corriente de purga















La derivación consiste en pasar parte del flujo de una corriente a una unidad situada más adelante. Al igual que en la recirculación, en este caso se presentan tres etapas: Nodo de mezclado, nodo de división y la unidad interna.













Se utiliza un sistema de purificación con recirculación para recuperar al solvente DMF de un gas de desperdicio que contiene 55% de DMF. Calcule la fracción de recirculación suponiendo que la unidad de purificación puede eliminar a dos terceras partes del DMF presente en la alimentación combinada a la unidad.













Un flujo de 0.126 kg/s de arena que contiene 20% en peso de agua se va a secar hasta un contenido de 5% de agua. La presión parcial del vapor de agua en el aire ambiente es de 10 mmHg y la presión presión parcial parcial del vapor de agua en el el aire que sale













PT = 760 mmHg

P

= 50.26 mmHg

Pagua = 200 mmHg













Una mezcla líquida que está constituida por 40% mol de benceno (B) y 60% mol de tolueno (T), se separa en una columna de destilación. El vapor que sale por la parte superior de la columna (contiene 95% mol de benceno), se condensa completamente y



















































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