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    Balance

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    carolina arango
    Este documento presenta 4 problemas de ingeniería química que involucran balances de masa y energía. Cada problema describe un proceso y proporciona información sobre las corrientes de entrada y salida. Se piden diagrama de bloques y ecuaciones de balance sin resolver para cada problema. Los problemas involucran evaporación, mezcla, recirculación y una reacción química.

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    Este documento presenta 4 problemas de ingeniería química que involucran balances de masa y energía. Cada problema describe un proceso y proporciona información sobre las corrientes de entrada y salida. Se piden diagrama de bloques y ecuaciones de balance sin resolver para cada problema. Los problemas involucran evaporación, mezcla, recirculación y una reacción química.

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    Este documento presenta 4 problemas de ingeniería química que involucran balances de masa y energía. Cada problema describe un proceso y proporciona información sobre las corrientes de entrada y salida. Se piden diagrama de bloques y ecuaciones de balance sin resolver para cada problema. Los problemas involucran evaporación, mezcla, recirculación y una reacción química.

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    Este documento presenta 4 problemas de ingeniería química que involucran balances de masa y energía. Cada problema describe un proceso y proporciona información sobre las corrientes de entrada y salida. Se piden diagrama de bloques y ecuaciones de balance sin resolver para cada problema. Los problemas involucran evaporación, mezcla, recirculación y una reacción química.

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    1.

    Problema de separación (evaporación)


    Un evaporador se diseña para recibir una alimentación de 11.500 kg/día de zumo de
    toronja, obtener 3.000 kg/día de agua evaporada y una solución concentrada al 50%.
    a. Dibujar el diagrama de bloques con las corrientes de entrada y salida,
    concentraciones de componentes y las variables.
    b. Plantear las ecuaciones de balance de masa total y parcial.

    Vapor de agua

    2 m2 =3000kg/día (Ys,2=0)

    Zumo de toronja 1 Evaporador 3 Zumo de toronja concentrado

    m1=11500kg/día m3=?

    Xs,1=? Xs,3=0,5

    Balance parcial 0

    m1 Xs ,1=m2 Ys , 2+ m3 Xs , 3

    m1 Xs ,1= ( m1−m2 ) Xs ,3

    ( 11500 kg
    dia )
    Xs ,1=(
    11500 kg 3000 kg
    dia
    −
    dia )
    0,5

    ( 11500 kg
    dia )
    Xs ,1 ¿=(
    8500 kg
    dia )
    0.5

    ( 11500
    dia
    kg
    ) Xs ,1=
    4,25 kg
    dia

    4,25 kg
    dia
    Xs , 1= =0,369∗100
    11500 kg
    dia
    Xs , 1=36,9 %

    Balance total

    m1=m2+ m3

    11500 kg 3000 kg
    = +m 3
    dia dia

    11500 kg 3000 kg
    − =m3
    dia dia

    m 3=8500 kg /dia

    2. Problema de Mezcla
    En una planta productora de leche para lactantes se produce esa leche al mezclar
    grasas, proteínas, lactosa, sales y la cantidad de agua necesaria. La leche final deberá
    tener una composición aproximada de 3.5% de grasas, 3% de proteínas (caseína,
    albúmina, globulinas), 4,6 % de lactosa, 0,8% de sales (cloruro de sodio, fosfatos y
    sales de calcio) y el resto de agua.
    a. Dibujar el diagrama de bloques con las corrientes de entrada y salida,
    concentraciones de componentes y las variables.
    b. Plantear las ecuaciones de balance de masa total y parcial sin resolver las incógnitas.

    Mezcla

    X1= Grasa 3.5% X2= Proteinas 3%

    X3= Lactosa 4,6% X4= sales 0,8%


    PPPPPPPPPPPP

    X5= Agua ?
    Grasa =M1

    Proteínas=M2

    Lactosa=M3

    Sales =M4

    agua =M5

    Ecuaciones

    Balance total: Balance parcial:


    M1=m2+m3+m4+m5 M1x1=m2x2+m3x3+m4x4+m5x5

    3. Problema de recirculación y derivación

    En un proceso de 3 subsistemas hay 7 variables, 2 compuestos y 4 elementos


    principales del sistema.
    Al subsistema 1 ingresan 100 kg/s de una solución de KCl al 20%, del subsistema 1 se
    dirige una corriente al subsistema 2.
    Del subsistema 2 se separan dos corrientes, una corriente de agua sale por evaporación
    del sistema y la otra ingresa al subsistema 3 con un 50% de KCl.
    Del subsistema 3 salen dos corrientes, una corriente de producto concentrado (95% de
    KCl) sale del sistema y la otra vuelve al subsistema 1 con una concentración de 33% de
    KCl.

    a. Dibujar el diagrama de bloques con las corrientes de entrada y salida,


    concentraciones de componentes y las variables.

    b. Plantear las ecuaciones de balance de masa total y parcial sin resolver las incógnitas.
    a. 100 kg/s de una solución de KCl al 20

    Subsistema 1

    Corriente

    Subsistema 2 Corriente con


    concentración
    Corriente de agua evaporada del 33% de
    KCL

    Subsistema 3

    Corriente al 50%

    KCL

    Corriente de producto concentrado al 95% KCL

    b. Ecuaciones
    Balance total Balance parcial
    F1+F2+F3=F4 F1X1KCL + F2X2KCL + F3X3KCL =F4X4KCL

    4. Problema con reacción química

    Los gases hidrógeno (4 kg) y el oxígeno (48 kg) son introducidos en un reactor, y por
    ignición se produce agua. La conversión de la reacción es del 100%.

    a. Dibujar el diagrama de bloques con las corrientes de entrada, de salida y las variables.

    b. Plantear las ecuaciones de balance de masa total y la reacción química.


    a.
    Hidrogeno
    Oxigeno
    M2=4kg= M2=?
    M1=48kg. M1=?

    Reactor
    Agua

    M3=?

    b.

    Balance total: Balance parcial:


    M1=m2+m3 M1x1=m2x2+m3x3

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