TRABAJO GRUPAL LABORATORIO BALANCE MASICO (1) (1) (1)

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CURSO BALANCE MASICO Y ENERGÉTICO EN PROBLEMÁTICAS AMBIENTALES
LABORATORIO
INTEGRANTES:
Cristian Leonardo Cardozo Trillos 
Código: 1091663811
TUTOR (A) PRÁCTICA
xxxxxxxxxxxxxx
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE
PROGRAMA DE INGENIERIA AMBIENTAL
CEAD 
NOVIEMBRE 2021
INTRODUCCIÓN
Teniendo en cuenta la emergencia sanitaria frente a la contingencia del COVID-19, realizaremos la práctica de manera virtual, donde se ejecutarán una serie de ejercicios y la realización de simulador interactivo de prácticas de laboratorio de Balance Másico y Energético, el cual usa procedimientos estándares para simular los procesos que intervienen en una práctica de laboratorio.
En este trabajo se encontrarán aspectos relacionados con simular balances de materia, mediante la programación de un proceso concreto usando el paquete informático en Microsoft Excel.
Por otra parte, la ejecución de prácticas de laboratorio demanda una atención de detalles que pueden evitar consecuencias desagradables en la ejecución y desarrollo de este, las medidas de seguridad en el laboratorio se pueden ver desarrolladas a partir de experiencias en los laboratorios; son propuestas para minimizar accidentes y proporcionar herramientas que permitan avanzar a los estudiantes que se dedican a la práctica de esta interesante disciplina. Hay que recordar que el laboratorio es un lugar serio de trabajo. 
OBJETIVOS
 
· Fomentar el uso de algunas herramientas informáticas y desarrollar habilidades para aprovechar el potencial que éstas ofrecen a la hora de resolver problemas de balance de materia. 
· Afianzar los conceptos relacionados con procesos en ingeniería y las temáticas involucradas en el curso de balance de materia y energía. 
· Identificar los elementos de protección personal, utilizados en los laboratorios de balance masico.
Elementos de protección personal que se usan en un laboratorio
	Nombre elemento
	Función
	Fotografía
	Bata de Laboratorio
	
Es la que nos protege de cualquier contaminación en el laboratorio, al momento de manipular algún material.
	
	Guantes
	
Nos sirve de protección en el laboratorio de nuestras manos, al momento de manipular algún elemento.
	
	Protector Facial
	
Proteger la vista, teniendo en cuenta que se puede presentar salpicaduras de productos durante el laboratorio y evitamos novedades con esto.
	
	Zapatos Cerrados
	
Es recomendable llevar estos al laboratorio, con el fin protejan completamente los pies, evitando impactos y salpicaduras.
	
	Tapabocas
	
Evitamos inhalar olores tóxicos en el laboratorio. 
	
EJERCICIOS 
	1
	Se mezclan 56 libras de fresas que contienen 15% en peso de sólidos y el resto agua, con 50 libras de azúcar. La mezcla se concentra por evaporación hasta retirar dos terceras partes del agua que entro. Calcular el % de sólidos totales del producto concentrado
W= AGUA 
X agua=1
 F= fresasEVAPORADOR 
 Producto (p)
	X agua =1/3
X= 15%
X agua 85%
A= azúcar 
X azúcar =1
% solidos = 
Libras totales = = 706,67 libras 
Cantidad de solidos = 706,67 *0,15 = 106 libras 
Cantidad de agua = 706,67- 106 = 600,67 libras
Se extrae las 2/3 de agua 
 = 400, 44 libras H2O
Quedando 
H2O = 600,67- 400,44 = 200,22 % H2O
% SOLIDOS = = 0,346 * 100% = 34,6% de sólidos totales del producto concentrado
	2
	En las corrientes residuales de dos líneas, de producción de un proceso industrial se encuentra presente una sustancia tóxica (la sustancia A), la cual debe ser recuperada para una mejor disposición y para cumplir con la normatividad ambiental en el vertimiento de residuos líquidos a fuentes de agua. Para la recuperación de la sustancia A, se mezclan las dos corrientes residuales en un tanque y posteriormente se realiza la separación en una columna de destilación, como se muestra en el siguiente diagrama. Al mezclador entra una corriente con una composición de 15% de A y sale una corriente combinada con una composición de 25% de A y 10% de B (todos en porcentaje molar). Se espera que en la columna se recupere el 97% del A que entra a ella.
 ¿Cuál es el porcentaje de A en la corriente residual 2?
	Solución 
	Base de cálculo : asumimos 100 moles (corriente 1)
Grados de libertad (Mezclador)
Como se pide el % de A en 2 es suficiente trabajar solo con el mezclador 
 
	
	
	3
	Se tienen 250 moles por hora de una solución 35% molar de dicloruro de etileno, en tolueno, y son alimentadas en la mitad de una columna de destilación, en la cual no hay acumulación neta. Los 250 moles/h del fluido son distribuidas en dos corrientes; una es elevada y destilada, y la otra se constituye en la corriente de base, el fluido destilado contiene 85% de Dicloruro de etileno y el fluido base contiene 12% de Dicloruro de etileno. ¿Cuál es el porcentaje de flujo de cada corriente? Realice el diagrama del proceso.
250mol/h	D 85% de Dicloruro de etileno
	15% tolueno
 A
 COLUMNA DE DESTILACION 
-35% molar 
de dicloruro 
de etileno
-65% tolueno
	B 12% de Dicloruro de etileno
	88% tolueno
Balance de Dicloruro de etileno
D. etileno A = D. etileno D + D. etileno B
 A = 85%/100% D + 15%/100% B
0,35*250 mol/h * 0,85 D * 0,12 B
BALANCE EN TOLUENO 
tolueno A= tolueno D + tolueno B
65%/100% A = 15%/100% D + 88%/100% B
0.65 * 250mol/h = 0,15D + 0,88B
SISTEMA DE ECUACIONES 
0,35 * 250 = 0,85D + 0,12B
0,65* 250 = 0,15 D + 0,88B
D= 78,7671 mol/h B= 171,23 mol/h
%D = *100 % = 31,51%
%B= * 100% = 68,5%
	
	
	4
	
Un lodo compuesto de CaCO3 (s) en una solución de NaOH y agua es, 
lavado con una masa igual de solución de NaOH al 5% p/p. La mezcla 
de sedimento húmedo contiene 2 lb de solución por lb de CaCO3 sólido. 
La parte de solución del sedimento húmedo puede ser considerada de 
igual composición al de la solución limpia (libre de sólidos) que se retira 
en la parte superior de la unidad. Si el lodo alimentado contiene igual 
composición másica en cada uno de sus componentes, calcule la 
Concentración final de la solución limpia.
BASE DE CALCULO 100lb / h de M2
M2 = M1
	COMPONENTES 
	M1(lb)
	M2 (lb)
	M3 (lb)
	CaCo3
	-
	33,3
	33,3
	NaOH
	5
	33,3
	-
	H2O
	95
	33,3
	-
Con el dato * M3 = 2,333 lb = 66,6 lb Sol
Balance de masa en solución para determinar 
M1 + solución / M2 = M4 + M5
100 lb + 66,6 lb = M4 + M5
M5 = 100 lb
Balance de masa en NaOH
NaOH/ M1 + NaOH / M2 = NaOH/ M4 + NaOH/M5
0,05*100 lb + 33,3 lb = x NaOH ( 66,6 lb + 100 lb )
NaOH = 38,5 lb / 166,6 lb = 0,23
% NaOH en M4 Y M5 = * 100 % = 23 % 
Concentración final en solución limpia 23 % en NaOH
 
	
	
	5
	En una planta de tratamiento y acabado de metales pesados, una de sus corrientes de desecho tiene 7,1% p/p de cromo (Cr). Esta corriente de desecho se dirige a una unidad de tratamiento donde se elimina 95% del cromo que ingresa, y luego lo recircula a la planta. La corriente residual de líquido, resultante de la unidad de tratamiento, se dirige hacia un pozo de agua de desechos. La capacidad máxima de la unidad de tratamiento es de 5000 Kg/h de agua de desecho. Considerando que el agua de desecho deja la planta de tratamiento y acabado a una velocidad superior a la de la capacidad de la unidad de tratamiento, el exceso (cantidades mayores a 5000 Kg/h) se deriva de la unidad para mezclarse con la corriente residual que sale de la unidad, y la corriente resultante se dirige hacia el pozo de desechos.
a) Haga un diagrama de flujo detallado con todos los datos del problema, sin asumir una base de cálculo. 
b) Si el agua de desecho de la planta de tratamiento y acabado de metales sale a una razón de F1=7400 Kg/h, calcule el flujo F6 en Kg/h de la corriente de líquido dirigida hacia el pozo de desechos, y la fracción en masa de cromo (Cr) en esta corriente.
Balance GlobalRestricción del Flujo de Alimentación
Restricción de la Unidad de Tratamiento
Balance por Componente
· Cr
			
 c) Con ayuda del simulador construido en Excel, elabore una tabla presentando las velocidades de flujo (F6) y las fracciones másicas (x6) de Cromo (Cr) en esa misma corriente, variando los flujos de entrada F1 desde 1000 Kg/h hasta 10000 Kg/h con incrementos de 1000 Kg/h. Luego, elabore en Excel la gráfica de fracción másica x6 (eje y) vs. F6 (eje x). y explique brevemente en el video lo que representa la gráfica y la conclusión que pueda obtener a partir de ella.
	F1 (kg/h)
	F6 (kg/h)
	x_6cromo
	1000
	932,55
	0,0038
	2000
	1865,1
	0,0038
	3000
	297,65
	0,0038
	4000
	3730,2
	0,0038
	5000
	4662,75
	0,0038
	6000
	5662,75
	0,0157
	7000
	6662,75
	0,024
	8000
	7662,75
	0,0301
	9000
	8662,75
	0,0348
	10000
	9662,75
	0,0386
Se observa una fracción de cromo constante en 0,0038 cuando el flujo es menor o igual a 5000 kg/h; por otra parte, cuando el flujo es mayor a este valor y se divide en la corriente 2 y corriente 3 la fracción de cromo aumenta debido a que el agua tratada se mezcla con agua sin tratar, por lo que al aumentar el flujo de alimentación habrá más flujo de agua sin tratar que se mezcla con el flujo 5.
CONCLUSIONES
Finalmente, a partir de la realización de este trabajo practico, se pudo aprender y comprender sobre la aplicación de balance de materia y energía en procesos desarrollados dentro del laboratorio acompañado de simuladores.
Fracción Cromo Vs flujo 6
932.55	1865.1	297.64999999999998	3730.2	4662.75	5662.75	6662.75	7662.75	8662.75	9662.75	3.8E-3	3.8E-3	3.8E-3	3.8E-3	3.8E-3	1.5699999999999999E-2	2.4E-2	3.0099999999999998E-2	3.4799999999999998E-2	3.8600000000000002E-2	Flujo másico de la corriente 6 (kg/h)
Fracción final de cromo