Tarea 2_Zambrano

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Universidad Regional Amazónica Ikiam
Balance de Masa y Energía
	
Modalidad Online
	Deber núm.: 2-BME_G01
	Profesora Zulay M. Niño R
	Fecha envío: 04/06/2020
	Fecha entrega: 15/06/2020
	Ejercicios Unidad 2 – Balance de Masa sin Reacción Química
	Valor total: 10 puntos
	Nombre: Cristian Alexander Zambrano 
	Firma aceptación nota:
	Instrucciones: Resuelva de manera individual los problemas asignados, indique las suposiciones que realice en donde sea necesario
1. Una compañía está interesada en contratar los servicios de una empresa especializada en la fabricación de pegamentos a fin de solicitar la elaboración de un producto que garantice el pegado de etiquetas en envases de vidrio.
La empresa Pegaven está en capacidad de ofrecer un pegamento a base de acetato de polivinilo en emulsión que contiene 20% en masa de humedad (agua); el mismo cumple con los requerimientos de la compañía. Para la elaboración de este producto Pegaven mezcla acetato de polivinilo (APV) cuyo precio es de $ X/kg y acetato de polivinilo en emulsión que contiene 24% de humedad cuyo precio es de $ Y/kg.
¿Desarrolle una fórmula que permita calcular el precio por kg será ofertado por Pegaven si aspira a ganar un 75% sobre el costo de manufactura a fin de cubrir gastos de operación y un margen de ganancia para la empresa? (Valor: 0,5 puntos)
2. 500 kg de una mezcla que contiene 10% de NaCl, 60% H2O y 30% de tiza insoluble, son filtrados de tal manera de obtener una solución clara (20% de NaCl y 80% de H2O) y otra corriente que contiene 5% de NaCl (torta húmeda). Esta torta es introducida a un secador de manera de obtener una corriente libre de agua (torta seca).
Calcule la composición y Flujo de todas las corrientes (Valor: 1 punto)
3. Una columna de destilación separa 10000 lb/h de una mezcla formada por 50% de benceno y 50% de tolueno. El producto de tope contiene 95% de benceno y el producto de fondo 96% de tolueno. La corriente de tope se pasa por un condensador donde es condensada y luego se retorna una porción de esta corriente como reflujo, el resto se extrae para usarlo en otro proceso. La relación entre la corriente de reflujo y el producto separado es de 0,584
a) Elabore el diagrama de flujo y coloque toda la información disponible (Valor: 0,5 puntos)
b) Determine el flujo másico y la composición de la corriente de tope que entra al condensador. (Valor: 0,5 puntos)
4. La alimentación fresca para el proceso de producción de cloruro de sodio (NaCl) y de cloruro de potasio (KCl) consiste en 18400 kg/h de una solución que contiene 10% de NaCl, 3% de KCl y 87% de H2O, la cual se mezcla con una corriente de reciclo y se alimenta a un evaporador, obteniéndose una corriente de NaCl, una del agua que se evapora y otra con una composición de 16,8% de NaCl, la cual se pasa a un cristalizador de donde se obtiene por una parte KCl que cristaliza y por la otra una corriente de composición: NaCl: 18,9%, KCl: 12,3% y H2O: 68,8%, la cual se recicla para mezclarse con la carga de alimentación al proceso.
a) Realice el diagrama de flujo y coloque toda la información disponible (Valor: 0,25 puntos)
5
6
2
1
7
3
4
 
5. Usted es un brujo en busca de una nueva poción mágica. Tiene tres frascos que contienen los ingredientes anotados enseguida. Como le gusta mezclar éstos en su caldero, calentará el caldero sobre el fuego para evaporar el agua excedente y elaborar 100 g de una poción líquida que contenga un 27% en peso de anca de rana, un 22% en peso de ojo de tritón y un 11% en peso de lana de murciélago. ¿Cuántos gramos de cada frasco debe agregar a su caldero? ¿Cuántos gramos de agua debe evaporar? (Valor: 0,5 puntos)
Nomenclatura: 
Anca de rana: A
Ojo de tritón: O
Lana de murciélago: L
Agua: H
Flujo: F
H4:100%
A1:10%
L1:40% 
H1:50%
 F1
 F4A5:27%
L5:11% 
O5:22%
O2:10%
H2:70%
 F2100 g/h
A3:50%
L1:10%
H1:40%
 F3
Base de Cálculo: 
100 g/h
(4) en (3)
 Cantidad de agua evaporada
		Se necesita agregar en el caldero:
Frasco A:39 g
Frasco B:73.3 g
Frasco C:46.2 g
		
6. El jarabe de maíz de alta fructosa es un dulcificante popular y barato que se utiliza en muchas bebidas carbonatadas. Cuando es fabricado, el jarabe contiene una cantidad pequeña de impurezas colorantes; antes de que sea mezclado en las bebidas, las impurezas se eliminan mediante el bombeado del jarabe sobre una cama de carbón de leña activado. Las impurezas se adsorben en el carbón de leña mientras el resto del jarabe lo atraviesa. El carbón de leña adsorbe 0.4 kg de impurezas por kg de carbón de leña. Usted está a cargo del diseño de una instalación de adsorción de carbón de leña que pueda procesar 115 lb de jarabe de maíz de alta fructosa por hora. El jarabe contiene un 0.5% en peso de impurezas. Le gustaría que el carbón de leña durara 7 días antes de necesitar reemplazo. ¿Cuánto carbón de leña (lb) debe usarse? (Valor: 0,5 puntos)
Carbón de leña: carbón 
1 Kg CARBON
JARABE DE MAIZ 
F2
F3
95% JARABE DE MAIZ
0.5% IMPUREZAS
 115 lb/h
F4
1 Kg CARBON
0.4 kg IMPUREZAS
F1
	Definir unidades y base de calculo 
	
	
7. El dióxido de titanio (TiO2) es por mucho el pigmento más ampliamente usado en pintura blanca. Las especificaciones para el polvo de pigmento blanco usado en la elaboración de pinturas requieren que contenga por lo menos un 60% de TiO2, un 5% de ZnO y un 25% de rellenos (tales como SiO2 o CaCO3). Los siguientes polvos están disponibles por medio de los proveedores. Esquematice un diagrama de flujo de bloques para la mezcla de estos polvos para elaborar polvo de pigmento blanco. 
Proponga una receta con estos polvos para producir 1 000 kg de polvo de pigmento blanco que cumpla las especificaciones. (Valor: 0,5 puntos)
¿Cuál es el porcentaje en peso más bajo de NaCl en el producto que usted podría obtener? ¿Cuál es el porcentaje en peso más alto de NaCl en el producto? (Valor: 0,5 puntos)
	
	
	
	
	
8. En la refinación del petróleo, el petróleo crudo es separado en varias mezclas diferentes de hidrocarburos. Una corriente del producto se denomina alcanos ligeros, que contienen metano, etano, propano, butano y pentano, principalmente.
En una instalación, la corriente de alcanos ligeros [1000 kgmol/h, 10 %mol de metano (M), 30 %mol de etano (E), 15 %mol de propano (P), 30 %mol de butano (B) y 15 %mol de isopentano (I)] se procesa para producir cinco corrientes de productos diferentes. La separación se lleva a cabo en una serie de columnas de destilación, como se muestra. Las velocidades de flujo de las corrientes 4, 6 y 11 son de 40, 100 y 300 kgmol/h, respectivamente. Calcule las velocidades de flujo y composiciones de todas las corrientes del proceso. Informe sus resultados en unidades de mol y masa, y utilice un formato tabular, con los números de corriente como títulos de columnas y los componentes como títulos de filas. (Valor: 2 puntos)
1
5
6
4
3
2
M:10%
E:30%
P:29%
B:30%
I:15%
M:0.1%
E:97.9%
P:2%
98%
P:0.7%
B:64.9%
I:34.4%
P:8.8%
B:59.6%
I:31.6%
M:19.E:5%
P:29%
51.4%
M:18.2%
E:26.9%
P:54.9%
Balance de Masa sistema 1
	
	
	
	
	
	
Formamos un Sistema de ecuaciones para encontrar :
Balance de Masa del Sistema 2
	
	
	
	
Balance de Masa del Sistema 3
	
	
	
	
Balance de Masa del Sistema 4
	
	
	
	
Balance de Masa del Sistema 5
	
	
	
	
Balance de Masa del Sistema 6
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
9. Se va a secar maíz palomero (para canguil) con aire caliente como se muestra en el diagrama de flujo. La velocidad de flujo de la corriente gaseosa recirculada es cuatro veces la velocidad de flujo de la alimentación del aire caliente. Se desea obtener una velocidadde producción del maíz palomero de 50 kg/h. ¿Cuál es la velocidad de alimentación necesaria del aire caliente si el aire de salida tendrá un 15% molar de agua? Proporcione su respuesta como una velocidad de flujo másico (masa/h). Suponga que la temperatura del aire es de 80C y la presión de 1 atm. Obtenga el contenido de humedad del aire que entra en el secador. (Valor: 1,5 puntos)
𝑩𝒂𝒍𝒂𝒏𝒄𝒆 𝒑𝒐𝒓 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒐𝒏𝒆𝒏𝒕𝒆𝒔 
𝐴𝑛𝑐𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑅𝑎𝑛𝑎:
ሺ
𝟏
ሻ
 
𝑊
𝐴1
 𝐹
1
+ 𝑊
𝐴3
 𝐹
3
− 𝑊
𝐴5
 𝐹
5
=0 
ሺ
𝐹
1
 × 0.1
ሻ
+(𝐹
3
 ×0.5)−
ሺ
100 × 0.27
ሻ
 =0 
𝑂𝑗𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑇𝑟𝑖𝑡ó𝑛: 
ሺ
𝟐
ሻ
 𝑊
𝑂2
 𝐹
2
− 𝑊
𝑂5
 𝐹
5
=0 
ሺ
𝐹
2
 × 0.3
ሻ
−
ሺ
100 × 0.22
ሻ
 =0 
𝐿𝑎𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑢𝑟𝑐𝑖é𝑙𝑎𝑔𝑜: 
ሺ
𝟑
ሻ
 𝑊
𝐿1
 𝐹
1
+ 𝑊
𝐿3
 𝐹
3
− 𝑊
𝐿5
 𝐹
5
=0 
ሺ
𝐹
1
 × 0.4
ሻ
+(𝐹
3
 ×0.1)−
ሺ
100 × 0.11
ሻ
 =0 
𝐴𝑔𝑢𝑎: 
ሺ
𝟒
ሻ
 𝑊
𝐻1
 𝐹
1
+ 𝑊
𝐻2
 𝐹
2
+ 𝑊
𝐻3
 𝐹
3
− 𝑊
𝐻4
 𝐹
4
=0 
ሺ
𝐹
1
 × 0.5
ሻ
+(𝐹
2
 ×0.7)+(𝐹
3
 ×0.4)−
ሺ
𝐹
4
 × 1
ሻ
 =0 
 
 
F1 
SecadorMaíz25% en masa de humedadMaíz10% en masa de humedadAire caliente: 80C2% en volumen de humedadAire de salidaAire de Recirculación