Taller

TALLER 1

A continuación encontrará una serie de ejercicios relacionados con las temáticas de balance de materia. Desarróllelos y preséntelos en la forma en que considere más cómoda, puede enviarlos en un documento Word usando el editor de fórmulas o puede realizarlos a mano y escanearlos, si se decide por la última opción, no olvide usar letra legible y clara, de lo contrario su trabajo no será calificado.

Nota: Para el desarrollo de cada ejercicio tenga en cuenta los siguientes pasos:

a. Dibuje el diagrama de bloques del proceso mencionado en el ejercicio, las etapas pueden representarse por bloques. Es importante definir las entradas y salidas de cada etapa.

b. Asigne a cada corriente un símbolo para los flujos de entrada y salida, incluya también símbolos para las corrientes de cada componente.

Ejemplo: Se va a realizar una separación en un equipo con el objetivo de purificar una solución que posee dos componentes: x y y, la simbología de las corrientes es la que se propone en el siguiente esquema.

c. Caracterice cada corriente sobre el diagrama teniendo en cuenta los datos conocidos o disponibles en el enunciado del ejercicio. Es decir, asigne valores conocidos a los símbolos definidos.

d. Plantee los balances totales de materia y luego los balances por componente.

e. Defina su estrategia de resolución e inicie sus cálculos.

Debe incluir procedimiento, resultados, unidades de cada magnitud y si es necesario, suposiciones o restricciones.

Ejercicios:

1. Se determinó que 280 kg de un alimento están distribuidos de la siguiente forma: Carbohidratos 70 Kg. Proteína 28 Kg. Grasa 20 Kg. Agua 162 Kg. Determine cuál es la fracción de carbohidratos en el alimento.

2. ¿Cuál es la densidad promedio de un vino que contiene 80 % de agua

(Densidad 1.0), 12 % de alcohol (densidad 0.8) y sólidos (densidad 1.2)?

3. Un néctar de mango debe contener 100kg de puré de mango, 40kg de azúcar, 160 kg de agua, 10 kg de ácido cítrico y 5 kg de estabilizante. ¿Qué cantidad de materias primas se requieren para elaborar 5500kg de néctar de mango?

4. Dos soluciones de metanol-agua se han almacenado en dos frascos diferentes. Una solución contiene 40% en peso de metanol mientras que la otra contiene 70% también en peso de metanol. Si se mezclan 200 g de la menos concentrada (solución 1) con 150 g de la más concentrada (solución 2). ¿Cuál será la masa y composición del producto final?

5. Se desea preparar jugo de naranja concentrado, para ello se usa como materia prima jugo natural recién exprimido con un contenido de sólidos del 5%, en la primera etapa se eleva la concentración de sólidos hasta el 10% mediante evaporación. Luego, en la etapa posterior, se agrega azúcar hasta una concentración del 2%. Calcular el contenido de agua que debe eliminarse y el azúcar que debe adicionarse por cada 1,000 kg de jugo recién exprimido.

6. Se desea obtener torta de soya a partir de 1000 kg de frijol compuesto de 32% de proteína, 28% de carbohidratos, 10% de agua, 10% fibra y cenizas y 20% de aceite. La obtención de torta de soya se realiza en 3 etapas:

  

En la 1ª etapa se realiza molido y prensado obteniendo una torta con 8% de aceite en peso y 5% de humedad. En la 2ª etapa se extrae más aceite con hexano obteniendo una torta húmeda con 1% de aceite. En la 3ª etapa la torta se seca para obtener un producto con 1% de agua.

¿Cuál es la cantidad saliente en cada etapa?

7. A una columna de destilación se alimentan 2000 kg/h de una mezcla binaria benceno/tolueno con una composición másica de45 % de benceno. En las condiciones de operación:   

El destilado (D) tiene una composición másica del 95 % de benceno y 5 % de tolueno. La corriente de cola (C) contiene un 8% del benceno que entra a la columna. La corriente (D) es 2/3 partes de la corriente de vapor (V)

Calcular: a) Flujos másicos de D y C. b) Composición másica de C c) Relación de reflujo L/D

Tomado de: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA QUÍMICA. G. Calleja, F. García, A. de Lucas, D. Prats y J.M. Rodríguez. Ed. Síntesis, Madrid, 1999.Tema 6

8. Para la fabricación de mermelada se emplea un evaporador, donde se mezcla fruta triturada con azúcar en proporción en peso de 9:11, adicionándose un 2,3% de pectina. La mezcla se homogeneiza y se concentra por evaporación hasta el 67%. ¿Qué cantidad de agua se evaporará a partir de una fruta con un contenido en sólidos del14%? Todos los porcentajes dados son en peso. Fruta Triturada 9% Azúcar 11% Pectina 2,3% Desarrollo: Evaporador En un evaporador se reduce la cantidad de agua de una corriente sometiéndola a una temperatura alta. Por la parte superior de un evaporador sale el agua como vapor saturado.

Y H20 Sale

Fruta (F) 14% solidos Entra (E) Azúcar (A) Pectina (P)

Mermelada 67% peso

Sale (S)

solidos X

F/A = 9/11 P = 2,3

X= kg que se obtiene mermelada por cada 100 kg de fruta triturada Y= kg de H20 que se obtiene por cada 100 kg de fruta triturada Base de cálculo= 100 kg de fruta triturada No hay generación de nuevo producto, consumo o almacenamiento, lo que entra es igual a lo que sale. E=S

Tenemos cinco incógnitas de las cuales solo tres son independientes, pues las otras dos están ligadas mediante proporciones prefijadas. Por lo que tendremos que plantear un sistema de dos ecuaciones independientes, pues una de las incógnitas la vamos a prefijar como base de cálculo.

Ahora despejemos

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