UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD Escuela de Ciencias Bsicas, Tecnologa e Ingeniera Taller 1 Curso: Balance de Materia y Energa

TALLER 1

A continuacin encontrar una serie de ejercicios relacionados con las temticas de balance de materia. Desarrllelos y presntelos en la forma en que considere ms cmoda, puede enviarlos en un documento Word usando el editor de frmulas o puede realizarlos a mano y escanearlos, si se decide por la ltima opcin, no olvide usar letra legible y clara, de lo contrario su trabajo no ser calificado.

Para el desarrollo de cada ejercicio tenga en cuenta los siguientes pasos:

a. Dibuje el diagrama de bloques del proceso mencionado en el ejercicio, las etapas pueden representarse por bloques. Es importante definir las entradas y salidas de cada etapa.

b. Asigne a cada corriente un smbolo para los flujos de entrada y salida, incluya tambin smbolos para las corrientes de cada componente.

Ejemplo: Se va a realizar una separacin en un equipo con el objetivo de purificar una solucin que posee dos componentes: x y y, la simbologa de las corrientes es la que se propone en el siguiente esquema.

SEPARADOR

Flujo de entrada: E

Flujo del componente x en la

corriente de entrada: Ex

Flujo del componente y en la

corriente de entrada: Ey

Flujo de purificado: P

Flujo del componente x en la

corriente de purificado: Px

Flujo del componente y en la

corriente de purificado: Py

Flujo de impurezas: I

Flujo del componente x en la

corriente de impurezas: Ix

Flujo del componente y en la

corriente de impurezas: Iy

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c. Caracterice cada corriente sobre el diagrama teniendo en cuenta los datos conocidos o disponibles en el enunciado del ejercicio. Es decir, asigne valores conocidos a los smbolos definidos.

d. Plantee los balances totales de materia y luego los balances por componente.

e. Defina su estrategia de resolucin e inicie sus clculos.

Debe incluir procedimiento, resultados, unidades de cada magnitud y si es necesario, suposiciones o restricciones.

Ejercicios:

1. Se determin que 280 kg de un alimento estn distribuidos de la siguiente forma:

Carbohidratos 70 Kg.

Protena 28 Kg.

Grasa 20 Kg.

Agua 162 Kg.

Determine cul es la fraccin de carbohidratos en el alimento.

2. Cul es la densidad promedio de un vino que contiene 80 % de agua (densidad 1.0), 12 % de alcohol (densidad 0.8) y slidos (densidad 1.2)?

3. Un nctar de mango debe contener 100kg de pur de mango, 40kg de azcar, 160 kg de agua, 10 kg de cido ctrico y 5 kg de estabilizante. Qu cantidad de materias primas se requieren para elaborar 5500kg de nctar de mango?

4. Dos soluciones de metanol-agua se han almacenado en dos frascos diferentes. Una solucin contiene 40% en peso de metanol mientras que la otra contiene 70% tambin en peso de metanol. Si se mezclan 200 g de la menos concentrada (solucin 1) con 150 g de la ms concentrada (solucin 2). Cul ser la masa y composicin del producto final?

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5. Se desea preparar jugo de naranja concentrado, para ello se usa como materia prima jugo natural recin exprimido con un contenido de slidos del 5%, en la primera etapa se eleva la concentracin de slidos hasta el 10% mediante evaporacin. Luego, en la etapa posterior, se agrega azcar hasta una concentracin del 2%. Calcular el contenido de agua que debe eliminarse y el azcar que debe adicionarse por cada 1,000 kg de jugo recin exprimido.

6. Se desea obtener torta de soya a partir de 1000 kg de frijol compuesto de 32% de protena, 28% de carbohidratos, 10% de agua, 10% fibra y cenizas y 20% de aceite. La obtencin de torta de soya se realiza en 3 etapas:

En la 1 etapa se realiza molido y prensado obteniendo una torta con 8% de aceite en peso y 5% de humedad.

En la 2 etapa se extrae ms aceite con hexano obteniendo una torta hmeda con 1% de aceite.

En la 3 etapa la torta se seca para obtener un producto con 1% de agua.

Cul es la cantidad saliente en cada etapa?

7. A una columna de destilacin se alimentan 2000 kg/h de una mezcla binaria benceno/tolueno con una composicin msica de45 % de benceno. En las condiciones de operacin:

El destilado (D) tiene una composicin msica del 95 % de benceno y 5 % de tolueno.

La corriente de cola (C) contiene un 8% del benceno que entra a la columna.

La corriente (D) es 2/3 partes de la corriente de vapor (V)

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Calcular:

a) Flujos msicos de D y C.

b) Composicin msica de C

c) Relacin de reflujo L/D

Tomado de: INTRODUCCIN A LA INGENIERA QUMICA. G. Calleja, F. Garca, A. de Lucas, D. Prats y J.M. Rodrguez. Ed. Sntesis, Madrid, 1999.Tema 6

8. Para la fabricacin de mermelada se emplea un evaporador, donde se

mezcla fruta triturada con azcar en proporcin en peso de 9:11,

adicionndose un 2,3% de pectina. La mezcla se homogeneiza y se

concentra por evaporacin hasta el 67%. Qu cantidad de agua se

evaporar a partir de una fruta con un contenido en slidos del14%? Todos

los porcentajes dados son en peso.