PROBLEMAS DE VARIABLES BASICAS DE PROCESO-4 mar 21

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
PE: INGENIERÍA QUÍMICA
EE: BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA
MTRA. IRIS LILIANA DUARTE VÁZQUEZ
PROBLEMAS RELATIVOS A VARIABLES BÁSICAS DE PROCESO
1. Una unidad muy empleada para medir presiones es la baria = 1 dina/cm2 
¿Cuál es la presión de la ciudad de México en esa unidad?
Nota: la presión atmosférica en la ciudad de México es igual a 586 mm de Hg
2. Se desea construir una nueva escala de temperatura, basada en cierto compuesto. La escala se llamará “escala FCQ”. En esta nueva escala, 0°FCQ corresponden a la temperatura de fusión del compuesto y 100 °FCQ, a la temperatura de ebullición. Si el punto de fusión del compuesto es de 5°C y el de ebullición es de 80°C, calcule: a) la temperatura en la nueva escala del cero absoluto; b) ¿a qué temperatura en la escala Celsius corresponden 200°FCQ?; c) ¿A qué temperatura en la nueva escala corresponden 794 R?
3. Un hombre promedio necesita unos 2 mg de riboflavina (vitamina B2) al día. ¿Cuántas libras de queso debe comer diariamente si esa fuera la única fuente de riboflavina y el queso contuviera 5.5 µg de riboflavina por gramo?
4. El Na metálico tiene un intervalo muy grande de temperaturas en estado líquido; funde a 98°C e hierve a 892°C. Exprese el intervalo del estado líquido en: °C, K y °F
5. Por una tubería de una pulgada de diámetro interior, fluye agua a la velocidad de 3 ft/s. Calcule el No. De Reynolds, si la temperatura es de 60°F. Hacer cálculos en: a) Sistema Inglés (fps) y b) Sistema MKS
6. Calcule la concentración en % en masa, % en mol, y en gramos de soluto por mililitros de solución de 72.4 g de NaOH en 1000 ml de agua.
7. La densidad de una disolución es de 8.8 libras por galón.
Encuentre las dimensiones que debe tener un tanque cilíndrico, cuya altura sea igual al diámetro, para contener 5 toneladas métricas de dicha disolución.
8. Determine las densidades de las siguientes sustancias en lbm/ft3:
-Un líquido con densidad de 995 kg/m3.
- Un sólido con gravedad específica de 5.7
9. La gravedad específica aproximada de la gasolina es 0.7:
· Determine la masa, en Kg, de 50 litros de gasolina
· La velocidad de flujo másico de la gasolina que sale de un tanque de refinería es 1150 kg/min. Estime la velocidad de flujo volumétrico en litros/seg.
10. Una solución acuosa a 25°C que contiene 35% en masa de ácido sulfúrico, tiene una gravedad específica de 1.2563. Se requiere una cantidad de la solución al 35% que contenga 195.5 kg de ácido sulfúrico.
· Calcule el volumen necesario, en L, de la solución, utilizando la gravedad específica que se indica.
11. Una mezcla de metanol y acetato de metilo contiene 15% en masa de metanol.
-Use una ecuación dimensional para determinar los g-mol de metanol en 200 kg de la mezcla.
-Se requiere que la velocidad de flujo del acetato de metilo en la mezcla sea 100 lb-mol/hr. ¿Cuál debe ser la velocidad de flujo de la mezcla en lbm/hr?
12. Una suspensión de partículas de carbonato de calcio en agua fluye por una tubería. Le piden que determine la velocidad de flujo y la composición de esta lechada. Procede entonces a tomar una muestra de la corriente en una probeta graduada durante un minuto; después, pesa la probeta, evapora el agua recolectada y vuelve a pesar la probeta, obteniendo los siguientes resultados:
Masa de la probeta vacía: 65 g
Masa de la probeta + la lechada recolectada: 565 g
Volumen recolectado: 455 mL
Masa de la probeta tras la evaporación: 215 g
Calcule:
· Las velocidades de flujo volumétrico y másico de la suspensión; -La densidad de la suspensión; -la fracción másica de carbonato de calcio en la suspensión.
13. Una solución acuosa de ácido sulfúrico al 5% en masa (ƍ=1.03 g/mL) fluye por una tubería de 45 m de longitud y 6 cm de diámetro a una velocidad de 87 L/min.
· ¿Cuál es la molaridad del ácido sulfúrico en la solución?
· ¿Cuánto tiempo, en segundos, tardará en llenarse un tambor de 55 galones y cuánto ácido sulfúrico (lbm) contendría dicho tambor?
14. El nauseum, una tierra rara poco conocida (masa atómica=172), tiene la interesante propiedad de ser insoluble por completo en todo, excepto en el whiskey añejado 12 años. Este hecho curioso se descubrió en el laboratorio del profesor Ludwig von Schlimazel, el eminente químico alemán cuya invención del anillo para tinas le valió un Premio Nobel. Tras intentar durante 10 años disolver, sin éxito, el nauseum en 7642 solventes distintos, Schlimazel decidió probar por último con 30 mL de la antigua bebida Old Aardvark Bottled-in-Bond, el único líquido que quedaba en su laboratorio. Siempre dispuesto a sufrir pérdidas personales en nombre de la ciencia, Schlimazel calculó la cantidad de nauseum necesaria para preparar una solución 0.03 molar: puso la botella de Aardvark sobre el escritorio de su fiel técnico Edgar P. Settera; pesó la cantidad calculada de nauseum y la colocó junto a la botella, y luego escribió el mensaje que pasaría a la historia:
“Ed Settera, ¡añade nauseum!”
¿Cuántos gramos de nauseum pesó? Desprecie el cambio de volumen líquido producido por la adición de nauseum.
15. En el fondo de un río, a 50 pies abajo de la superficie del agua (a 50°F), ¿cuál sería la presión en lb/pulg2? La densidad del agua puede suponerse equivalente a 62.4 lbm/pie3. 
16. En un ingenio se utilizan tres evaporadores, el último de ellos debe funcionar en un rango de temperatura que va de 134.6 a 138.2°F. Si se reporta que la temperatura de funcionamiento es de 318°C, indique si el equipo está operando correctamente, fundamente su respuesta utilizando su capacidad analítica.
17. Un limpiador de tuberías contiene 5 lb de agua y 6 lb de hidróxido de sodio. Determine:
a) Porcentaje en masa de los compuestos que forman el limpiador.
 b) Si se tienen en el almacén 17850 kg de NaOH, ¿qué cantidad de limpiador podría elaborarse y cuánta agua se requeriría?
c) ¿Cuántos recipientes de un galón podrán llenarse al 90% de su capacidad si la densidad de la solución de NaOH es de 1.25 g/cm3?.
 18. Para una mezcla de 50 gal de benceno y 50 gal de n-octano, calcular:
a) Peso molecular de la mezcla
b) Grados API de la mezcla. Datos adicionales: °API benceno=28.5 °API n-octano= 68.6
 19. En el proceso de industrialización de la naranja se obtienen los siguientes rendimientos por cada 100 kg de fruta:
	Jugo
	Cáscara
	Pulpa
	Huesos
	Funcionamiento
	47.65 kg
	39.62 kg
	6.39 kg
	6.34 kg
	2 turnos de 8 horas cada uno; 200 días/año
Nota: El laboratorio de control de calidad reporta que la densidad del jugo de naranja es de 1.05 g/mL.
Con base en los datos de la tabla, determine:
a) Si se procesan 2 toneladas/hora de fruta, ¿qué volumen de jugo se obtendría en una hora y en un año?
b) ¿Cuál es la cantidad en libras de cada subproducto que se genera en un día?
c) El jugo se pasteuriza a 70°C. Exprese esta temperatura en °F y K. 
 
 20. En una industria productora de shampoo se procesan 1735 lb/hr de producto con una densidad de 0.944 g/cm3. Determine:
a) ¿Cuántos galones se procesan al año, considerando 254 días laborables al año y dos turnos de trabajo por día, uno de 8 horas y uno de 6 horas?
b) ¿Cuántas botellas se requieren anualmente si cada recipiente tiene un volumen de 355 mL y se llenan al 95% de su capacidad?
c) La industria en cuestión tiene una requisición de 740, 000 botellas para entregar en un mes, ¿logrará dicha producción? Considere que la planta productora trabaja 21 días al mes.
21. El flujo másico en un punto del sistema es de 6.47 x 10-5lbmol/s ft2. ¿Cuál será ese flujo expresado en kgmol/hr m2?
22. Para cierto proceso se requiere formar una solución que contenga 2.54 lb de CaCl2 por galón de solución. Si la densidad específica de la solución es de 1.218, encuentre: a) fracción masa de soluto; b) fracción molar; c) molaridad; d) normalidad; e) los kg de CaCl2 que se necesitan agregar por cada 1000 L de agua.
23. A partir de gasolina (55° API), kerosina (40°API), gasóleo (31°API) e isopentano (616 kg/m3), se forma una mezcla con un barril de cada uno de los componentes. 
¿Cuáles la composición de la mezcla expresada en porcentaje en volumen?
24. Una compresora de aire de dos etapas tiene una presión de succión de 0 lb/pulg2 man, mientras que la presión de descarga es de 100 lb/pulg2 man. Se supone que la presión intermedia para la mayoría de las compresoras es la media aritmética de la presión de succión absoluta y de la presión de descarga. Calcular la presión manométrica intermedia en lb/pulg2 man en caso de que la lectura del barómetro fuera de:
a) 770 mmHg
b) 28 pulg de Hg
25. Calcular el porcentaje molar de cada componente en 675 g de una mezcla que tiene la siguiente composición: carbonato de calcio 22%, carbonato de magnesio 18%, óxido de calcio 23%, cloruro de sodio 30% y sulfato de potasio 7%.
26. El indicador de presión en el condensador de vapor de agua de una turbina indica 26.2 pulg de Hg de vacío. La lectura del barómetro es de 30.4 pulg de Hg. ¿Cuál es la presión en el condensador expresada en lb/pulg2abs?
27. Se determinó que una solución de ácido sulfúrico a 60°F, tiene una gravedad específica de de 1.22. En las tablas de Chemical Engineers Handbook de Perry, se encuentra que esto equivale a 30% en masa de ácido sulfúrico.
Cuál es la concentración de ácido sulfúrico en:
a) lbmol/gal
b) lb ácido sulfúrico/lb agua
28. El señor John Long dice que, a partir de cierta fórmula, ha calculado que la presión en la cima de Pikes Peak es de 9.75 lb/pulg2 abs. Por otra parte, el señor John Green indica que es de 504 mmHg ya que él la obtuvo de una tabla. ¿Cuál de los dos está equivocado? Fundamente su respuesta usando su capacidad analítica.
29. Dos líquidos inmiscibles se dejan separar en un recipiente. Uno de los líquidos tiene una gravedad específica de 0.936; el segundo líquido pesa 9.63 lb/gal. Un bloque cuyas dimensiones son de 9x9x9 pulg y que pesa 25.8 lb, se deja caer dentro del recipiente. 
a) Se desea saber si el bloque flotará en la parte superior, si quedará suspendido en la interfase entre los dos líquidos o si se hundirá. 
b) ¿Qué fracción del volumen del bloque se encuentra en uno o en ambos líquidos?
30. El manómetro de presión de un tanque de aire comprimido indica 125 lb/pulg2 man. La lectura del barómetro es de 745 mmHg. Calcular la presión absoluta del tanque en atmósferas.