Resolucion Del 1º Parcial de Balance de Materia y Energia

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA

I parcial resuelto de Balance de Materia y Energía 1. En una planta potabilizadora se desea clorar agua de forma que sea adecuada para el consumo humano. La dosis de cloro elegida por la planta es de 0.4 ppm. ¿Cuál sería el consumo diario de cloro si se desea abastecer agua a una ciudad cuyo consumo diario medio es de 300 L/s? SOLUCIÓN: Tenemos que: La dosis de cloro empleada es 0.4 ppm o 0.4 mg/l El consumo diario de agua es 300 l/s Por lo que diríamos que el consumo total de agua en un día es de: 300 l s

x

60s 1min

x

60min Hora

x

24Hora 1 dia

= 25920000 l/día

Hallaremos el consumo diario de cloro: Por cada litro se emplean 0.4 mg, entonces por los 25 920 000 litros de agua al día se necesitaran:

25920000

l dia

x 0.4

mg l

= 10368000 mg de cloro/día

RTA: El consumo diario de Cloro es de 10368000 mg de cloro/día

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2. En un depósito de agua potable se ha detrminado la concentracion de tricloroetileno solubilizado (agente potabilizador) encontrándose un valor de 22 mol/m3. El limite establecido para poder considerar esta agua potable es de 0.005 ppm ¿ se sobrepasaria este limite? P.a Cl= 35.5 ; C= 12 ; H= 1 SOLUCIÓN: Tenemos que: La concentración de tricloroetileno es 22.02 mol/ m3. El límite establecido para este compuesto es 0.005ppm. Hallamos el peso molecular del C2HCl3

C2 = H= Cl3 =

M C2HCl3

24 g + 1 g 106.5 g 131.5 g/g-mol

Luego llevamos la concentración de tricloroetileno a g/l. 22.02

mol

x

m3

mol 106 mol

x

131 5g mol

x

1m3 1000l

= 2.90x10-6 g/L

Estimamos una temperatura de 25oC y una presión de 1 atm 2 𝐕

𝐓𝐑

𝐦

𝐌𝐏

m

m

00 2 1atm

atm

mol

131 5 g mol

0.19 L/g

Multiplicamos la concentración hallada con el nuevo sobrepasa o no los límites establecidos.

valor para ver si

g

2.90x10-6 x 0.19 = 0.55ppm > 0.005ppm g

Por tanto el valor hallado si sobrepasa el límite establecido para poder considerarlo como agua potable.

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3. La harina de yuca se usan en muchos paises para hacer pan y productos similares. La harina se procesa secando la yuca (que contienen 66% en peso de humedad) hasta reducirla al 5% y moliendo hasta finura de harina. ¿cuántos kilogramos de yuca deben secarse y que cantidad de agua tiene que extraerse para producir 5000 kilogramos de haría por hora?

Balance total de masa

C = A + T……………………………………….. (1)

Balance de sólidos secos

XSC C = XST T…………………………………… (2)

Despejando C

C=

C=

𝐾𝑔

Despejando a de balance total de masa tenemos: A = C – T = 13970.588 – 5000 = 8970.588Kg. A=

𝐾𝑔

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4. En una planta de procesamiento de harina de pescado. La materia prima es el pescado que se procesan como harina de pescado para usarse como proteina suplementarias en alimentos. En el proceso primero se extrae el aceite para obtener una pasta que contiene 75 % en peso de agua y 25 % en harina seca. Esta pasta se procesa en secadores de tambor rotatorio para obtener un producto seco que contiene 35 % en peso de agua. Finelmente, el producto se muele a grano fino y se empaca. a) Calcule la alimentación de pasta en kg/h necesaria para producir 1000 kg/h (1ton/h) de harina seca. b) Calcule la cantidad de agua en kg/h que se extrae del secador rotatorio.

A) Calculando alimentación de pasta en Kg/h para producción de 1000Kg/h: Balance: P = A +F Balance para harina: XHP P = XHF F  P = XHF F / XHP  P = (0.65)(1000)/(0.250)  P = 2600Kg B) Calculando cantidad de agua: Balance Total: A = P-F

 A = 2600 – 1000  A = 1600 Kg

Balance de Agua: XAP P = A +XAF F A = XAP P - XAF F

 A = (0.75)(2600) – (0.35) (1000)  A =1600Kg

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5. Resolver: (realizando su diagrama de flujo esquematico). En un sistema de tratamiento primario de aguas residuales en la unidad de decantación de fangos en una depuradora entra un caudal de15 m3 de agua por hora, con un 2% en sólidos. En el decantador se separan dos corrientes, una de fangos (F) con un 10% en sólidos, y otra de agua clarificada (C), con solo un 0,2% de sólidos. Determinar el caudal de salida de agua clarificada (todos los porcentajes son en v/v). SOLUCION:

Balance total: Q = C + F …………………………………………………………… (1) Balance sólidos: 0,02·Q = 0,002·C + 0,1·F …………………………………….. (2) Aplicando la ecuacion (1): 15 = C + F F= 15 – C

Aplicando la ecuacion (2): 0.02 (15) = 0.002 C + 0.1 (15 – C) 0.3 = 0.002 C + 1.5 – 0.1 C 1.2 = 0.098 C C= 12.2 m 3

RTA: El caudal de salida de agua clarificada es C= 12.2 m3

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6. Resolver: (realizando su diagrama de flujo esquematico) en una planta salinera, en la que se dispone de piscinas de 20 m3 de volumen cada una, se evapora agua de mar con un contenido en NaCl del 3.52%. Se desea obtener un producto cristalizado con un 25% de humedad. Sabiendo que la densidad del agua es de 1.028 g/L, calcular la cantidad de agua evaporada en cada piscina. SOLUCIÓN:

Datos: F =? XF= 0.0352 XS= 0.75 Densidad del agua = 1.028 Densidad del agua=

=

20000

m = 20560 g

Balances solidos F (XF) = S (XS) + W (XW) 20560 (0.0352) = S (0.75) + W (0) S = 964.95 g F=W+S 20560 = W + 964.95 W = 19595.05 g Agua evaporada

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RTA: La cantidad de agua evaporada en cada piscina es 1091.05 g