BOU2_EA_A2_JEMP

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Universidad Abierta y a Distancia de 
México 
División de Ciencias de la Salud, Biológicas y 
Ambientales 
Ingeniería en Biotecnología 
 
Operaciones Unitarias II 
 
Evidencia de aprendizaje 
Aplicaciones del secado 
Unidad 2 
 
 
Jessica Verónica Mendoza Prado 
ES202104539 
Grupo BI-BOU2-2301-B1-002 
 
 
 
5 de marzo de 2022 
2 
 
Contents 
Problema .................................................................................................................................................... 2 
Metodología ........................................................................................................................................... 2 
Diagrama de proceso . ............................................................................................................................ 3 
Balance de materia y energía .................................................................................................................. 4 
área de transferencia de calor ................................................................................................................ 5 
Conclusión ................................................................................................................................................ 5 
Referencias ................................................................................................................................................. 5 
 
 
Problema 
Para realizar la concentración de una solución de NaCl con un 5% en peso inicial a 7% en peso final se 
utiliza un evaporador de simple efecto donde se alimentan 1000 kg//hr a una temperatura de 38°C. El 
evaporador utiliza vapor a 1 atm, se sabe que el coeficiente total (U) es de 1700 W/m2C, por lo anterior 
realice: 
Metodología 
Alimentación (F) 
F= 1000 kg/hr 
cpF= 4.14 kj/kg 
Concentración inicial en % de peso (xF)=5 
 
TF= 38°C 
hF= cpF (TF-TL) 
Salida (L+V) 
Vapor de agua (V)= 285.71 kg/h 
TSI= 373.2 K 
hV= 2257 kj/kg 
 
Liquido concentrado (L)= 714.2857 kg/h 
Concentración final en % en peso xV= 0 
TL= 373.2 K 
3 
 
Concentración final en % peso (xL)= 7 
hL=0 
 
Alimentación 
Vapor de agua (S)= 404.3652 
TS= 383.2 K 
hS= 2230 kj/kg (calor latente del vapor de agua) 
Diagrama de proceso . 
Uso de software propuesto 
 
Diagrama final 
4 
 
 
Balance de materia y energía 
Balance global de materia 
𝑭 ∗ 𝒙𝑭 = 𝑳 ∗ 𝒙𝑳 + 𝑽 ∗ 𝒙𝑽 
1000
𝑘𝑔
ℎ
∗ 5 = 714.2857
𝑘𝑔
ℎ
∗ 7 + 285.71
𝑘𝑔
ℎ
∗ 0 
5000
𝑘𝑔
ℎ
= 4999.9999
𝑘𝑔
ℎ
 
 
𝒉𝒇 = 𝒄𝒑𝒇(𝑻𝑭 − 𝑻𝑳) 
ℎ𝑓 = 4.14 𝑘𝑗/𝑘𝑔(311.15°𝐾 − 373.2°𝐾) 
ℎ𝑓 = 4.14
𝑘𝑗
𝑘𝑔
∗ −62.05°𝐾 
ℎ𝑓 = −256.887
𝑘𝑗
𝑘𝑔
 
 
Balance parcial de materia 
𝑭 ∗ 𝒉𝑭 + 𝑺 ∗ 𝒉𝑺 = 𝑳 ∗ 𝒉𝑳 + 𝑽 ∗ 𝒉𝑽 
(1000
𝑘𝑔
ℎ
∗ 256.887) + (𝑆 ∗ 2230
𝑘𝑗
𝑘𝑔
) = (714.2857
𝑘𝑔
ℎ
∗ 0) + (285.71
𝑘𝑔
ℎ
∗ 2257
𝑘𝑗
𝑘𝑔
) 
−256887 + (𝑆 ∗ 2230
𝑘𝑗
𝑘𝑔
) = 644847.47 
𝑆 ∗ 2230
𝑘𝑗
𝑘𝑔
= 644847.47 + 256887 
𝑆 ∗ 2230
𝑘𝑗
𝑘𝑔
= 901734.47 
𝑆 = 901734.47/2230
𝑘𝑗
𝑘𝑔
 
𝑆 = 404.3652 
 
Calor transferido en el evaporador 
𝒒 = (𝑺 ∗ 𝒉𝑺)/𝟑𝟔𝟎𝟎 
5 
 
𝑞 = (404.3652 ∗ 2230)/3600 
𝑞 = 901704.96/3600 
𝑞 = 250.4736 
área de transferencia de calor 
𝑨 = 𝒒/(𝑼 ∗ (∆𝑻)) 
𝐴 = 250.4736𝑊/((1.7
𝑘𝑊
𝑚2
°𝐶 ∗ (110.05°𝐶 − 38°𝐶)) 
𝐴 = 250.4736/(1.7 𝑊/𝑚2 ∗ 72.05°𝐶) 
𝐴 = 250.4736/122.48 
𝐴 = 2.0456𝑚2 
Conclusión 
Los evaporadores son una herramienta de múltiples aplicaciones que atiende a diversas 
necesidades del ser humano, con usos que van desde la industria alimentaria, la industria 
agrícola, la industria química hasta la farmacéutica. Es necesaria la selección y conocimiento de 
los parámetros del evaporador, a fin de lograr el propósito de concentración adecuadamente, 
preservando las propiedades del producto y obteniendo la mayor eficiencia posible. En el 
ejercicio comprendí que un biotecnólogo debe conocer no solo los parámetros del evaporador, 
sino que debe conocer el significado de esos y su repercusión sobre el producto. 
Referencias 
UnADM (S.F.) Contenido Nuclear Unidad 2. Operaciones unitarias II UnADM. Recuperado de 
https://dmd.unadmexico.mx/contenidos/DCSBA/BLOQUE1/BI/06/BOU2/unidad_02/descargable
s/BOU2_U2_Contenido.pdf