UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA

FACULTAD DE INGENIERIAS – INGENIERIA

MODELAMIENTO DE PROCESOS

Prof: ESP. GLORIA ESMERALDA SANDOVAL MARTINEZ

TALLER BALANCE DE MATERIA

I. El siguiente es el diagrama de un proceso de lavado de camisas, las camisas se remojan en una tina con agitación que contiene el detergente D, y después de exprimen y se envían a la fase de enjuague. El detergente sucio se envía a un filtro que retira la mayor parte de la mugre y, una vez limpio se recircula para unirlo a una corriente de D puro y la corriente combinada sirve como alimentación para la tina de lavado.

DCAMISAS SUCIAS

97% D

TINA AGITADOR

CAMISAS LIMPIAS

87% D

FILTRO8% D

DR

Datos:

- Cada 100 lbm de camisas sucias contienen 2.0 lbm de suciedad.- El lavado elimina 95% de la mugre en las camisas sucias.- Por cada 100 lbm de camisas sucias salen 25 lbm de D con las camisas limpias y

se devuelven 22 lbm a la tina por el proceso de exprimido.- El detergente que entra a la tina contiene 97% de D y el que entra al filtro

contiene 87%. La mugre húmeda que sale del filtro contiene 8 % de D

a. ¿Qué cantidad de detergente debe proporcionarse por cada 100 lbm de camisas sucias?

b. ¿Cuál es la composición de la corriente de recirculación?

II. Se desea tratar una corriente de aire contaminada, antes de su emisión a la atmosfera, para esto se diseña un proceso donde, además de conseguir el objetivo medioambiental, se recupera la acetona. Para el diagrama de la figura que corresponde a este proceso determinar: los caudales másicos y las composiciones de todas las corrientes.

Datos: Pesos moleculares (kg/mol) : agua=18; aire= 29; acetona=58

L

1200 Kg/h AGUA

5200 Kg/h DE ARIRE + ACETONA

98,4% (MOLAR) AIREF

1,6% (MOLAR) ACETONA

G GAS LIMPIO

ABS A

DDESTILADO 99% (PESO) ACETONA

1% (PESO) AGUA

CR

RRESIDUO DE FONDO 5% (PESO)

ACETONA 95% (PESO) AGUA

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III. En una columna de destilación se separa una mezcla de 3 componentes consistente de: 7% de acetona, 61.9% de ácido acético y 31.1% de anhídrido acético. La columna está diseñada de tal manera que la corriente de fondo no contenga acetona y el destilado contenga 10% de acetona y 88% de ácido acético. Si la columna opera de tal manera que el 60% de la corriente de tope retorna como reflujo, calcule todos los flujos suponiendo que las composiciones son molares y se producen 700 mol/h de destilado.

IV. Se alimenta un flujo de 9.504 [kg/hr] de metanol (CH3OH) líquido a una cámara de combustión, donde se quema con aire en exceso. Se analiza el producto gaseoso, determinándose los siguientes porcentajes molares en base seca

b) Calcular el flujo de agua,

en [mol/hr], en el producto

gaseoso

a) Calcular la conversión

fraccionaria del metanol.

V. Se produce metanol haciendo reaccionar monóxido de carbono con hidrógeno. Una porción del metanol que abandona el reactor se condensa, recirculándose al reactor el CO y H2 sin consumir así como el CH3OH sin condensar. La corriente de salida del reactor fluye con un flujo de 300 mol/min, y contiene 10% en peso de H2, 62.0% en peso de CO y 28% en peso de CH3OH. La fracción de metanol en la corriente de recirculación es de 0.006. Calcular los flujos molares de CO y H2 en la alimentación fresca, y la velocidad de producción de metanol.

VI. Un proceso de evaporación-cristalización se emplea a fin 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 del filtro consiste de cristales sólidos de K2SO4 y una solución de K2SO4 al 40% en peso, según una relación de (10 lbm de cristales) por (1 lbm de solución). El filtrado, también una solución al 40% en peso se recircula para que se una a la alimentación fresca. Se evapora un 42.66% del agua que entra al evaporador.

Si el evaporador posee una capacidad máxima de 100 lbm de agua evaporada por minuto: Calcular la máxima cantidad de K2SO4 sólido producido, la cantidad de alimentación fresca que se debe suministrar para lograr esta producción y la relación (lbm de recirculación/lbm de alimentación fresca).

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VII. En el proceso mostrado a continuación se alimentan 1000 mol/h de una mezcla formada por 20% de metano (CH4), 20% de etano (C2H6), 35% de propano (C3H8) y el resto de butano (C4H10) (% molares). Por la corriente de fondo del primer separador sale etano, propano y butano. La corriente que se obtiene como producto del mezclador contiene sólo metano y etano. La corriente de fondo del 2º separador contiene propano y butano; y la corriente intermedia de dicho separador contiene sólo etano y propano. Por la corriente2 sólo fluye metano. Si el 80% del etano en la alimentación es recuperado en la corriente 7 y la concentración de propano en la corriente 5 es el 88% (porcentaje en masa), determine todos los flujos y composiciones del proceso.