BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA PROBLEMAS PROPUESTOS
1.
Para preparar una solución de NaCl en agua al 12% en peso, se se dispone de un tanque que contiene una solución al 6% de NaCl. ¿Cuánto NaCl puro debe añadirse al tanque para preparar 1 tonelada de solución al 12%?
2.
Se mezclan 50 cm3/mi de una solución acuosa 10 molar de KOH (G = 1.37) con 4 lt/hr de una solución acuosa 5 molar de NaOH (G = 1.18). ¿Cuál es la composición molar y en peso de la mezcla final?
3.
La alimentación alimentación a un reactor de combustión combustión debe contener 8% molar de CH4. Para producir esta alimentación, se mezcla con aire un gas natural que con- tiene: CH4 85% molar y C2H6 15% molar. Calcular la relación molar de gas natural a aire.
4.
Se alimentan alimentan 100 lb/mi de una mezcla que contiene 60% en peso de aceite y 40% de agua agua a un un sedimentador que trabaja en régimen permanente. Del sedimentador salen dos corrientes de producto. La corriente superior contiene aceite puro, mientras que la inferior contiene 90% de agua. Calcular el flujo de las dos corrientes de producto.
5.
Una corriente de 1 000 kg/hr que contiene 10% de alcohol, 20% de azúcar y el resto agua, se mezcla con 2 000 kg/hr de una corriente con 25% de alcohol, 50% de azúcar y el resto agua. ¿Cuál será la composición de la mezcla resultante?
6.
¿Cuántos kilogramos de crema crema que contiene 12% de mantequilla, mantequilla, deben ser agregados a 1,800 kg de leche que contiene 2% de mantequilla, para obtener leche con 3% de mantequilla?
7.
Un néctar de mango debe contener 100 kg de puré de mango, 30 kg de azúcar, azúcar, 170 kg de agua agua y 10 kg de ácido cítrico. ¿Qué cantidad de cada materia prima se debe emplear para producir 5,300 kg/hr de néctar de mango?
8.
Un gas natural (A) contiene 85% molar de CH4, 10% de C2H6 y 5% de C2H4; un segundo gas (B) contiene 89% molar de C2H4 y 11% de C2H6; un tercer gas (C) contiene 94% molar de C2H6 y 6% de CH4. ¿Cuántas moles de A, B y C deben mezclarse con el fin de producir 100 moles de una mezcla que contenga partes iguales de CH4, C2H4 y C2H6?
9.
Una solución acuosa de H2SO4 que contiene 10% en peso, debe concentrarse con una solución que contiene 90% en peso de H2SO4 con el fin de producir una solución al 75% en peso. Calcular el flujo de ácido del 10% para producir 1,000 lb/hr de solución solución del 75%.
10. Con el objeto de satisfacer ciertas especificaciones, un fabricante mezcla harina de pescado seca cuyo precio es de $ 50/kg, con harina que contiene 22% de aceite de $ 27/kg, de tal forma que la mezcla final contiene 16% de aceite. ¿A qué precio debe vender la mezcla? 11. Un cilindro de gas (A) contiene 10% molar de N2 y 90% molar de H2, mientras que un segundo cilindro (B) contiene 50% molar de N2 y 50% molar de H2. Calcular el flujo volumétrico en pies3/mi a condiciones normales de los gases A y B requeridos para producir 1,000 lb/hr de un gas que contiene 25% molar de N2.
Docente: Ing° Javier Antonio Cossa Cabanillas
BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA 12. Puede obtenerse una pasta de proteína vegetal libre de aceite a partir de semilla de algodón, utilizando hexano para extraer el aceite de las semillas limpias. La semilla cruda contiene 14% de material celulósico, 37% de pasta y 49% de aceite. Si para obtener 1 libra de pasta se necesitan 8 libras de hexano, calcular la composición del extracto. 13. Un fabricante mezcla cuatro aleaciones para obtener 10 000 lb/hr de una aleación requerida. En la tabla siguiente se proporcionan las composiciones en peso de las aleaciones.
Aleación
Componentes
1
2
3
4
A
60
20
20
0
25
B
20
60
0
20
25
C
20
0
60
20
25
D
0
20
20
60
25
deseada
Calcular el flujo de alimentación de cada aleación. 14. Una lechada que consiste de un precipitado de CaCO3 en solución de NaOH y H2O, se lava con una masa igual de una solución diluida de 5% en peso de NaOH en agua. La lechada lavada y sedimentada que se descarga de la unidad contiene 2 lb de solución por cada libra de sólido (CaCO3). La solución clara que se descarga de la unidad puede suponerse de la misma composición que la solución que acompaña los sólidos. Si la lechada de alimentación contiene iguales fracciones en masa de todos sus componentes, calcular la concentración de la solución clara.
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA 15. Un evaporador concentra una solución de azúcar desde un 25% en peso hasta un 65%. Calcular el agua evaporada en una hora por cada 1,000 lb/hr de solución alimentada al evaporador. 16. Las fresas contienen alrededor de 15% de sólidos y 85% de agua. Para fabricar mermelada de fresa, se mezclan fresas trituradas y azúcar en una proporción en peso de 1:1. La mezcla se calienta para evaporar agua hasta que el residuo contenga 30% en peso de agua. ¿Cuántas libras de fresas se requieren para fabricar una libra de mermelada? 17. En un proceso para la fabricación de jugos de fruta, se necesita del empleo de un evaporador, el cual recibe una alimentación de 4,500 kg/día de zumo, con una concentración del 21%. Si se desea concentrar hasta 60%, calcular la cantidad de agua evaporada. 18. Un evaporador se diseña para recibir una alimentación de 11,500 kg/día de zumo de naranja, obtener 3,000 kg/día de agua evaporada y una solución concentrada al 50%. ¿Con qué concentración inicial se debe alimentar el zumo y qué cantidad de solución concentrada al 50% se obtiene? 19. Se alimenta continuamente un evaporador con 25 toneladas/hr de una solución que contiene 10% de NaCl y 80% de agua. Durante el proceso de evaporación el agua se elimina por ebullición de la solución, cristalizando el NaCl, el cual se separa del líquido restante por filtración. El licor concentrado que abandona el evaporador contiene 50% de NaOH, 2% de NaCl y 48% de agua. Calcular: a.
Las libras de agua evaporada en una hora.
b.
Las libras de sal cristalizada en una hora.
c.
Las libras de licor concentrado que salen del evaporador en una hora.
20. Un evaporador continuo concentra 100 lb/mi de una solución acuosa que contiene 10% en peso de NaOH y 0.1% de NaCl. Mientras un tanque de almacenamiento es reparado, el concentrado que sale se alimenta a otro tanque, el cual contiene 2,000 libras de solución de NaOH en agua. Al final de una hora la solución mezclada en este tanque contiene 31.34% en peso de NaOH y 0.171% en peso de NaCl. Calcular: a.
La concentración de las 2,000 libras presentes inicialmente en el tanque.
b.
Las libras de agua evaporada en una hora.
21. Para obtener jugo de naranja concentrado se parte de un extracto con 7% en peso de sólidos, el cual es alimentado a un evaporador que trabaja al vacío. En el evaporador se elimina el agua necesaria para que el jugo salga con una concentración del 58% en peso de sólidos. Si se introducen al proceso mil kilogramos por hora de jugo diluido, calcular la cantidad de agua evaporada y de jugo concentrado que sale. 22. Se disuelven 100 gramos de Na2SO4 en 200 gramos de agua y la solución se enfría hasta que cristalizan 100 gramos de Na2SO4.10H2O. Calcular: a.
La composición de la solución que queda (licor madre).
b.
Los gramos de cristales obtenidos por 100 gramos de solución inicial.
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA 23. Cien gramos de una mezcla de Na2SO4.10H2O y Na2CO3.10H2O se calientan para retirar el agua de hidratación. El peso final de la sal mezclada es 39.6 gramos. ¿Cuál es la relación en peso de sulfato hidratado a carbonato hidratado en la mezcla original? 24. Un lodo húmedo se seca desde un 60% (b.s.) hasta un 10% (b.s.). Si al secador entran 1,000 lb/hr de lodo húmedo, ¿en cuánto tiempo se evaporan 139 lb de agua? 25. A un secador entra madera que contiene 30% de agua (b.h.). Calcular los kilogramos de agua evaporada por tonelada de madera seca, si ésta sale del secador con un 8% de agua (b.h.). 26. Un lodo contiene 60% humedad en base seca. Por filtración y secado se extrae el 72% del agua. Calcular el porcentaje en peso de sólidos contenidos en el lodo final. 27. Se alimenta cascarilla de café que contiene 80% de agua (b.h.) a un secador rotatorio. Luego del secado el contenido de agua es de 0.2 g H2O/g cascarilla seca. Calcular los kilogramos de agua retirada por tonelada de cascarilla alimentada al secador. 28. Una fábrica de alimentos para ganado produce sorgo seco. Para ello introduce el sorgo en un secador que utiliza aire. Si el aire entra al secador con una humedad de 0.008 kg de agua/kg aire seco y sale con una humedad 0.069 kg agua/kg aire seco y el sorgo entra con 23% de agua y debe salir con 12%. Calcular la cantidad de aire necesaria en m3/min a 1 atm. y 25°C, para procesar 68 kg/min de sorgo al 12%. 29. Un equipo de secado trabaja adiabáticamente. El aire entra al secador a una temperatura de 140°F con un punto de rocío de 68°F. Se evaporan en el secador 0.62 lb de agua por cada 1,000 pies3 de aire húmedo que entran al secador. La presión en el secador es 1 atm. Calcular la humedad relativa y la temperatura del aire que sale del secador. 30. Un material orgánico entra a un túnel de secado continuo con un contenido de humedad del 61% (b.h.) y sale con una humedad del 6% (b.h.) a razón de 485 lb/hr. El aire seco entra al secador a 140°F y 1 atm. y sale húmedo a 130°F y 1 atm. ¿Cuál es el flujo en lb/hr de material orgánico que entra al secador? Calcular el flujo volumétrico de aire de entrada en pies3/min, si el aire de salida tiene una humedad relativa del 50%. 31. En la producción de café soluble, el extracto procedente del percolador se alimenta a un secador por aspersión donde se retira totalmente el agua. Por kilogramo de extracto se alimentan al secador 50.7 kilogramos de aire húmedo con una humedad en masa de 0.014 kg agua/kg aire seco. Si la humedad en masa del aire que sale del secador es 0.027, calcular los gramos de café seco obtenidos por cada kilogramo de extracto y el porcentaje de agua en el extracto.
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA 32. El óxido crómico se obtiene a partir de un lodo que contiene 40% en peso de Cr 2O3 por secado con aire. El producto contiene 2% de agua (b.h.). Salen del secador 2,000 lb/hr de Cr 2O3. El aire entra al secador a 100°F, 1 atm. y con un porcentaje de humedad del 20%. El aire se precalienta en el secador hasta 260°F y se introduce luego a la cámara de secado. El secador trabaja adiabáticamente y el aire puede suponerse que sale saturado. Calcular el flujo de aire necesario en pies3/min. 33. Se destilan 1,000 kg/hr de una mezcla que contiene partes iguales en peso de benceno y tolueno. El producto de cima contiene 95% peso de benceno, mientras que el flujo de fondo es de 512 kg/hr. Calcular: a.
El flujo de la corriente de cima.
b.
El flujo de benceno y tolueno en la corriente de fondo.
c.
La fracción molar de benceno en la corriente de fondo.
34. La alimentación a una columna de destilación contiene 20% en peso de etano, 40% de metano y 40% de propano. El flujo de alimentación es 1,000 kg/hr y el producto de cabeza contiene 85% en peso de metano, 12% de etano y 3% de propano. Una corriente lateral, cuya composición es 15% de metano, 35% de etano y 50% de propano, se retira a razón de 300 kg/hr. Calcular el peso y composición del producto de fondo si éste no contiene metano. 35. Una solución de alcohol etílico que contiene 8.6% en peso de alcohol es alimentada a razón de mil kilogramos por hora a una columna de destilación continua. El destilado es una solución que contiene 95.4% en peso de alcohol. El producto de fondo contiene 0.1% de alcohol. Calcular: a.
El flujo de masa de destilado y fondos.
b.
La pérdida de alcohol como un porcentaje del alcohol alimentado.
36. Un volumen de 1,000 pies3 de aire húmedo a una presión total de 740 mmHg y temperatura de 30°C con tiene vapor de agua en tales proporciones que su presión parcial es 22 mm Hg. Sin cambiar la presión total, la temperatura se reduce a 15°C y parte del vapor de agua se separa por condensación. Calcular: a.
El volumen del gas luego del enfriamiento.
b.
El peso de agua condensada.
37. Aire entra a un compresor a 1 atm. de presión con humedad molar de 0.01 moles de agua/mol de aire seco. El aire que sale del compresor está a 100 atm. y a la temperatura inicial. A ésta temperatura y 1 atm. de presión, el aire puede contener un máximo de 0.02 moles de agua/mol de aire seco. ¿Cuántas libras de agua se condensan en el compresor por lb-mol de aire seco que pasa a través de él? 38. Se burbujea aire seco a través de diez galones de agua a razón de 5 pies3 por minuto a condiciones normales. El aire de salida está saturado a 25°C. La presión total es 1 atm. ¿Cuánto tiempo transcurrirá para que toda el agua pase a la fase gaseosa? 39. Aire que contiene 15% en peso de agua se enfría isobáricamente a 1 atm. desde 200°C hasta
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA 20°C. a.
Calcular el punto de rocío del aire inicial.
b.
¿Cuánta agua se condensa por m3 de gas inicial?
c.
Suponiendo que el gas se comprimió isotérmicamente a 200°C. ¿A qué presión comienza la condensación?
40. Un adulto efectúa aproximadamente 12 respiraciones por minuto, inhalando alrededor de 500 cm3 en cada ocasión. El aire exhalado se encuentra saturado de vapor de agua a la temperatura del cuerpo, 37°C. En los pulmones se produce un intercambio de oxígeno por dióxido de carbono, pero la cantidad de nitrógeno exhalado equivale a la cantidad inhalada. La presión total tanto del aire inspirado como exhalado es de 1 atm y la fracción molar de N2 en el aire exhalado es de 0.75. Calcular la masa de agua que un cuerpo pierde a través de la respiración durante un período de 24 horas, si la temperatura del aire inhalado es de 23°C y su humedad relativa es de 30%. 41. La cámara que se muestra en la figura se utiliza para humidificar aire. ¿Cuánta agua debe añadirse por hora a la torre para procesar 10,000 pies3/hr de aire medido a las condiciones de entrada?
42. Debe recuperarse un vapor orgánico de un gas por condensación. La presión parcial de éste vapor en la mezcla gaseosa que entra al condensador es 1,900 mm Hg y su presión parcial en la corriente de salida es 1,000 mm Hg. La presión total del sistema es 2,000 mmHg, mientras que la temperatura de salida es de 200°C. Calcular el volumen en m3, del gas que sale del condensador a las condiciones dadas si se condensan 100 kg-mol de vapor. 43. Una mezcla de tolueno y aire se pasa a través de un enfriador donde algo de tolueno se condensa.
Mil pies cúbicos de gases entran al enfriador p o r hora a 100°C y 100 mmHg
manométricos. La presión parcial del tolueno en ésta mezcla es 300 mm Hg. Si salen del enfriador 720 pies3/hr de mezcla gaseosa a 50°C y presión barométrica de 760 mmHg. Calcular las libras de tolueno removido por hora en el enfriador. 44. Una corriente de proceso que contiene vapor de etanol entra a un enfriador- compresor a razón de 500 litros por hora a 65°C y 1 atm. La saturación relativa de la corriente es de 80%. El gas se comprime y enfría hasta 25°C para recuperar 98% del metanol en forma de líquido. Calcular la presión de salida y el flujo volumétrico de la corriente líquida de producto. 45. Se produce café instantáneo alimentando café molido y tostado junto con agua caliente a un percolador, en donde se extraen los materiales solubles en agua. El extracto se seca por
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA aspersión para obtener el producto y los residuos sólidos se decantan parcialmente antes de enviarlos a secado e incineración. La carga normal es de 1.2 lb de agua/lb de café. El café alimentado contiene 32.7% de insolubles; el extracto 35% de solubles y el residuo 28% de material soluble. Determinar los kilogramos de producto obtenido por tonelada de café y el porcentaje de insolubles en el residuo.
46. En la manufactura de mermelada se mezcla la fruta molida con el azúcar necesario para producir una mezcla que contiene 45% de fruta y 55% de azúcar. A ésta mezcla se le añade la pectina necesaria (230 gramos por cada 100 kilogramos de azúcar). La mezcla se evapora hasta que los sólidos solubles llegan al 67%. a.
¿Qué cantidad de mermelada se puede producir a partir de una fruta que contiene 14% de sólidos solubles?
b.
¿Cuántos kilogramos de mermelada se obtienen por kilogramo de fruta que entra al proceso?
47. Aire a 70°F, 760 mmHg y 90% de humedad relativa, se comprime hasta 150 psig durante lo cual la temperatura aumenta hasta 120°F. En una etapa subsecuente el aire comprimido se expande hasta que la presión llega a ser 25 psig, y a la vez provocando que la temperatura baje hasta 80°F. El aire se suministra a una velocidad de 10,000 pies3/hr (en las condiciones iniciales de 70°F, 760 mmHg y 90% de humedad relativa). a.
¿Condensa algo de agua durante la etapa de compresión?
b.
Si se condensa agua, ¿cuánta?
c.
Suponiendo que, si se forma condensado, se separa del aire. Calcule las siguientes cantidades para el aire resultante en las condiciones finales (o sea 80°F). - Humedad relativa. - Punto de rocío. - Humedad absoluta molar.
48. Dos columnas de destilación se colocan como se muestra en la figura, para producir benceno,
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA tolueno y xileno a partir de una mezcla que se alimenta. Todas las composiciones son molares. Determinar: a.
El porcentaje recuperado de cada uno de los componentes de la mezcla.
b.
La composición de la corriente intermedia A.
49. El flujo de alimentación a una unidad que consiste en dos columnas contiene 30% de benceno (B), 55% de tolueno (T) y 15% de xileno (X). Se analiza el vapor de destilado de la primera columna y se encuentra que contiene 94.4% de B, 4.54% de T y 1.06% de X. Los fondos de la primera columna se alimentan a la segunda columna. En esta segunda columna, se planea que 92% del T original cargado a la unidad, se recupere en la corriente de destilado, y que el T constituya el 94.6% de la corriente. Se planea además que 92.6% del X cargado a la unidad se recupere en los fondos de esta columna y que el X constituya el 77.6% de dicha corriente. Si se cumplen estas condiciones, calcular: a.
El análisis de todas las corrientes que salen de la unidad.
b.
La recuperación porcentual de benceno en la corriente de destilado de la primera columna.
50. Una solución contiene 60% en peso de Na2S2O2 y 1% de impurezas solubles en agua. Luego de un enfriamiento hasta 10°C, Na2S2O2.5H2O cristaliza. La solubilidad de este hidrato es 1.4 lb de
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA hidrato/lb de agua libre. La solución se adhiere a los cristales en cantidad de 0.06 lb de solución/lb de cristales. Luego los cristales se secan para retirar el agua remanente (pero no el agua de hidratación). Al final, los cristales de Na2S2O2.5H2O no deben contener más del 0.1% en peso de impurezas. Con el fin de lograr estas especificaciones, la solución original antes del enfriamiento es diluida con agua. Sobre la base de 100 libras de solución original, calcule lo siguiente: a.
La cantidad de agua añadida antes del enfriamiento.
b.
El porcentaje recuperado de Na2S2O2 en los cristales.
51. Se piensa desalinizar agua de mar por ósmosis inversa usando el proceso mostrado en la figura. Utilizando los datos del diagrama, calcular: a.
La velocidad de extracción de salmuera de desperdicio.
b.
La velocidad de producción de agua desalinizada.
c.
La fracción de salmuera que sale de la celda de ósmosis para ser recirculada.
52. Se utiliza un sistema de purificación con recirculación, para recuperar el solvente DTH de un gas de desperdicio que contiene 55% de DTH en aire. El producto deberá tener únicamente 10% de DTH. Calcular la relación de recirculación (reciclo/alimento fresco), suponiendo que la unidad de purificación puede eliminar las dos terceras partes del DTH presente en la alimentación combinada.
53. El jugo de naranja fresco contiene 12% de sólidos y el resto es agua, mientras que el jugo de naranja concentrado contiene 42% de sólidos. Inicialmente, se empleaba un solo proceso de evaporación para la concentración, pero los componentes volátiles del jugo escapaban con el
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA agua, afectando el sabor final del concentrado. El proceso actual supera éste problema mediante la derivación de una fracción del jugo fresco, de manera que no pase por el evaporador, así: el jugo que entra al evaporador se concentra hasta alcanzar un 58% de sólidos, mezclándose el producto con la corriente derivada de jugo fresco, a fin de lograr la concentración final de sólidos deseada. a.
Calcular la cantidad de jugo concentrado producida por cada 100 kg de jugo fresco alimentada al proceso, así como la fracción de la alimentación que se deriva antes de llegar al evaporador.
b.
Los ingredientes volátiles que proporcionan el sabor están contenidos en el jugo fresco que se deriva antes del evaporador. Se podría obtener una mayor proporción de estos ingredientes en el producto final si se evapora hasta un 90% de sólidos, en vez de 58%; podría así derivarse una mayor proporción del jugo fresco, obteniéndose un producto con un sabor aún mejor. ¿Se le ocurren al lector algunas posibles desventajas de esta variante del proceso?
54. Una solución contiene: NaCl 10% en peso, KCl 3%, H2O 87%. Esta solución entra al proceso mostrado en la figura con un flujo de masa de 18400 kg/hr. La solución que sale del evaporador contiene: NaCl 16.8%, KCl 21.6% y H2O 61.6%. La corriente de reciclo contiene: NaCl 18.9%. Calcular el balance de masa completo para todo el proceso.
55. Un proceso de evaporación-cristalización, del tipo descrito por el diagrama, se emplea con el fín de obtener sulfato de potasio sólido a partir de una solución acuosa de esta sal. La alimentación fresca al proceso contiene 18.6% en peso de K2SO4. La torta húmeda consiste de cristales sólidos de K2SO4 y una solución de K2SO4 al 40% en peso, según una relación de 10 lb de cristales/lb de solución. El filtrado, también una solución al 40% se recircula para que se una a la alimentación fresca; se evapora un 42.66% del agua que entra al evaporador. El evaporador posee una capacidad máxima de hasta 100 lb de agua evaporada por minuto. a.
Calcular el máximo ritmo de producción de K2SO4 sólido, el ritmo al cual se suministra la
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA alimentación fresca para lograr esta producción y la relación de recirculación. b.
Calcular la composición y el flujo de alimentación de la corriente que entra al cristalizador si el proceso se escala a un 75% de su capacidad máxima.
56. Un sólido que contiene 15% de agua (b.h.) se seca con aire hasta un 7% de agua (b.h.). El aire fresco alimentado contiene 0.01 lb agua/lb de aire seco, la corriente de reciclo 0.1 y el aire a la entrada del secador 0.03. ¿Cuántas libras de aire deben recircularse por 100 lb de alimentación sólida y cuánto aire fresco se requiere? 57. Se desea secar 12 350 pies3/hr de aire húmedo a la temperatura de 190°F y a la presión de 768 mmHg (con una humedad relativa de 13.9%) mediante el procedimiento de lavado con ácido sulfúrico en una torre empacada. En la figura se muestra el sistema utilizado de recirculación para el ácido sulfúrico. El aire frío sale del lavado a una temperatura de 120°F y una presión de 740 mmHg. La humedad relativa del aire seco debe ser de 7.18%. Para mantener constante la concentración de la solución de lavado en un valor equivalente a 72% de H2SO4, se alimenta la cantidad suficiente de ácido de repuesto cuya concentración es de 98%. El análisis del ácido gastado indica un contenido de 67% de H2SO4. Cierta cantidad de ácido gastado
se
elimina
continuamente
del
proceso. Calcular: a.
Los pies3/hr de aire más vapor de agua que salen del lavador.
b.
Las lb/hr de ácido de repuesto.
c.
Las lb/hr de ácido que entran al lavado.
58. Aire es deshumidificado para uso industrial con gel sílica adsorbente. El aire a 75°F y 95% de humedad se reduce hasta 25% de humedad a la misma temperatura. El gel sílica reduce el aire que pasa hasta un 5% de humedad y 75°F; en consecuencia, parte de la alimentación es
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA derivada alrededor del absorbedor y mezclada con el aire que sale para dar el aire final requerido. ¿Qué fracción del aire alimentado se deriva? 59. Un material que tiene 1.5620 lb de agua/ lb de material seco debe secarse hasta 0.0990 lb de agua/lb de material seco. Por cada libra de material seco se pasan por el secador 52.5 lb de aire seco, que sale con una humedad de 0.0525 lb agua/lb de aire seco. El aire nuevo se suministra con una humedad de 0.0152 lb de agua/lb aire seco. Calcular la fracción de aire recirculado. 60. Un secador que trabaja en contracorriente y cuyas válvulas están adaptadas de tal forma que se recircule el 25% del aire de salida, se utiliza para secar un material. El aire entra al secador a 140°F con una humedad de 0.01 lb agua/lb de aire seco. La operación en el secador es adiabática y el aire sale a su temperatura de bulbo húmedo. El material entra con un contenido de agua de 19% (b.h.) y sale totalmente
seco.
¿Cuántas
libras
de
material
húmedo pueden secarse por cada libra de aire seco recirculado? 61. El aire que sale de un secador se recircula con frecuencia para disminuir los costos. Calcular la fracción de aire recirculado y el flujo másico de aire fresco suministrado.
Otros datos: Aire seco que circula por el secador
:
Humedad del aire que sale del secador Humedad del polímero que entra Humedad del polímero que sale
5 000 lb/hr :
:
0.048
1.3 lb agua/lb de polímero seco. :
0.25 lb agua/lb de polímero seco.
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA 62. Generalmente la separación del aceite de la pasta se efectúa mediante extracción con solvente. El análisis de la semilla de algodón es 4% de cascarilla, 10% de fibra, 37% de harina y 49% de aceite. Durante la etapa de extracción, deben utilizarse 2 lb de solvente (hexano) por cada libra de semillas limpias procesadas. Para cada tonelada de semillas crudas que se procesan, determinar las cantidades de aceite y harina libre de aceite que se producen, así como la cantidad de hexano que deberá recircularse a través de la unidad de extracción. 63. A continuación, se describe el proceso empleado por la lavandería “LA CAMISA NEGRA S.A.” Las camisas se sumergen en una bañera agitada que contiene Blancox, el detergente milagroso, siendo luego exprimidas y enviadas a la etapa de enjuague. El Blancox sucio se envía a un filtro en el cual se elimina la mayor parte de la suciedad; el detergente limpio se recircula con el fin de unirse a la corriente de Blancox puro; la corriente combinada sirve de alimentación a la bañera de lavado. Datos: 1.
Cada 100 lb de camisas sucias contiene 2 lb de suciedad.
2.
El lavado elimina el 95% de la suciedad.
3.
Por cada 100 lb de camisas sucias, 25 lb de Blancox abandonan el sistema con las camisas limpias, de las cuales se escurren nuevamente 22 lb a la bañera.
4.
El detergente que entra en la bañera contiene 97% de Blancox y el que entra al filtro contiene 90%. La suciedad húmeda que abandona el filtro contiene 10% de Blancox.
a.
¿Cuánto Blancox puro debe suministrarse por cada 100 lb de camisas sucias?
b.
¿Cuál es la composición de la corriente recirculada?
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