Balance de masa y energía 3

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UNIVERSIDAD REGIONAL AMAZÓNICA 
IKIAM 
Balance de Masa y Energía 
 
Grupo 
Numero_1 
 
Deber núm.: 2-BME_G01 Profesora Zulay M. Niño R 
Fecha envío: _08_/_02/_2021 Fecha entrega: _16_/_02_/_2021_ 
Ejercicios sobre Unidad 2: Balance de masa Valor total: 10 puntos 
sin Reacción Química 
Nombre: Henry Rocano Firma aceptación nota: 
Instrucciones: Resuelva de manera individual los problemas asignados, indique las suposiciones que 
realice en donde sea necesario 
 
Se agradece orden y letra legible 
 
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) 
 
Flujo másico: W3=8007.04 lb/h 
Composición de la corriente de tope: 95% benceno y 5% tolueno 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) Como estoy segura asumieron que el porcentaje era en masa ahora quiero que resuelvan este mismo 
problema, pero imaginando que todos los porcentajes dados son molares, y si asumió antes que el 
porcentaje era molar resuélvalo entonces, considerando que es másico. (Valor: 0,5 puntos) 
 
Corrientes: F1=117.65 Kgmol/h, F2=117.65 Kgmol/h, F3=94,18 Kgmol/h, F5=59,46 Kgmol/h 
 
 
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) 
 
b) Calcule los kg/h de solución que sale del evaporador y entra al cristalizador (Valor: 0,25 
puntos) 
 
 
Kg/h de solución que sale del evaporador y entra al cristalizador: 4968 Kg/h 
c) Calcule los kg/h de la corriente que se recicla (Valor: 0,25 puntos) 
 
 
Kg/h de la corriente que se recicla: 4416 Kg/h 
 
 
 
 
 
 
 
d) Calcule el flujo y composición de las corrientes de entrada al evaporador y de todas las 
salidas. (Valor: 0,5 puntos) 
 
Flujos del evaporador: W3=16008 Kg/h, W2=22816 Kg/h, W4=1840 Kg/h, W5=4968 Kg/h 
Composición evaporador:X12=12%. X22=5%, X32=83%, X33=100%, X24=100%, X15=17%, 
X25=22%, X35=61% 
e) Calcule el rendimiento con relación al KCl expresado como kg de KCl cristalizado/kg de 
solución que entra al evaporador. (Valor: 0,25 puntos) 
 
 
 
 5. Usted es un(a) bruja/o 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 
 
 
Frasco 1: 14,5g, Frasco 2: 73,33g, Frasco 3: 51.1g; Agua evaporada: 38,93g 
 
(Valor: 0,5 puntos) 
 
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 (lb): Se necesitan 241,5 lb para 7 días 
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) 
 
Receta: Polvo A: 66.67 Kg, Polvo 2: 100 Kg, Polvo 3: 66.66 Kg, Polvo 4: 166,67 Kg 
¿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) 
 
Porcentaje en peso más bajo de NaCl: 9% NaCl 
porcentaje en peso más alto de NaCl:12.5% NaCl 
 
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 [1 000 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) 
 
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 velocidad de 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 80C y la presión de 1 atm. Obtenga el contenido de 
humedad del aire que entra en el secador. 
 
 
(Valor: 1,5 puntos) 
Secador
Maíz
25% en masa de humedad
Maíz
10% en masa de humedad
Aire caliente: 80C
2% en volumen de humedad
Aire de salida
Aire de 
Recirculación
 
 
Velocidad de alimentación necesaria del aire caliente que entra al secador: 259 Kg/h 
 Porcentaje de humedad del aire que ingresa al secador: 3,6%