PROBLEMA 8Un proceso para la produccin de fibra de acetato de celulosa genera una corriente de desecho conteniendo principalmente aire pero con una pequea cantidad de vapor de acetona. El flujo de aire es de 300 kmoles/h y el de acetona es de 4,5 kmoles/h. Se propone recuperar acetona de la corriente de aire, por absorcin en agua, seguido de destilacin para separar la mezcla acetona/agua. El absorbedor requiere un flujo de agua 2,8 veces mayor que el de acetona.a) Asumiendo un costo de acetona de 34,8 $/kmol, agua de proceso de 0,004 $/kmol y el proceso opera por 8000 horas anuales. Calcular el valor neto de productos asumiendo recuperacin completa de la acetona.

Pero se tiene 8000horas /ao entonces :

b) Si tanto el absorbedor como la columna de destilacin operan con una recuperacin de 99 % de acetona y si el producto del tope de la columna de destilacin debe tener una pureza del 99 %: (b.1) represente el diagrama de flujo del sistema; (b.2) calcule los flujos de la acetona y el agua de entrada y salida de la columna de destilacin.

Faire

DESTILADORb.1

ABSORVEDORFaire

b.2Entrada al destilador

Salida al destilador

PROBLEMA 9En un sistema de extraccin por solventes de tres etapas especifique para cada etapa: a) el balance globalb) el balance por solutoc) la relacin de equilibrioSi este sistema tiene adems un intercambiador de calor para precalentar el solvente hasta 90C, mediante vapor que cede su calor latente una temperatura de 110 C, (d) formule las ecuaciones correspondientes para este equipo.

Tanque para los grnulos de semillaRecirculacin

Circuito de fluidos Entrada de solvente

termocupla

BarmetroTanque de solventes

Enchaquetado. Intercambiador de calor2 1

Bomba Salida del solvente

a)El balance global para cada etapa:

Es un sistema de recirculacin, la masa se conserva, no existe acumulacin, no se considera altura, las entalpias se puede eliminar. No presenta calor de entrada o salida.

b)El balance por soluto.

Para el orgnico: Considerando el soluto despus de la extraccin.

Para el acuoso:

c)La relacin de equilibrioConsiderando una reaccin cualquiera de extraccin por solventes.

La relacin de equilibrio podra escribirse se esta forma.

d) formule las ecuaciones correspondientes para este equipo.

PROBLEMA 10Para el proceso de obtencin de aceite esencial de eucalipto, presente lo siguiente:a) El diagrama de flujo del proceso.b) El diagrama de los equipos empleados en el proceso.c) El balance de materiales del proceso.d) El balance de energa del proceso.e) Indique en que partes de los procesos puede aplicar el balance de energa mecnica y cules son las restricciones correspondientes.A. EL DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO.

Flujo de materiales

B. EL DIAGRAMA DE LOS EQUIPOS EMPLEADOS EN EL PROCESO.

OBTENCIN DE LOS ACEITES ESENCIALES DE EUCALIPTO

C. EL BALANCE DE MATERIALES DEL PROCESO.

BALANCE DE MASA:

Masa entra Masa sale + Masa generada = Masa acumulada

Considerando que el sistema es batch se tiene que: no entra masa (se carga inicialmente), no sale (la corriente de producto queda retenida en el separador) y no hay generacin puesto que lo que se realiza es una separacin. As el balance queda definido como: 0 = Masa acumulada

Balance en componente:

Componente vegetal (supongamos las hojas de eucalipto):

Masa final que queda en el extractor = masa inicial masa del aceite obtenido Componente agua: (tomando en cuenta el esquema) Agua que entra en la caldera = agua retenida en el extractor + agua condensada

D. EL BALANCE DE ENERGA DEL PROCESO.

BALANCE DE ENERGA: Viendo el esquema de la planta anterior tenemos que:

EN LA CALDERA: Q cond= Cp*m*TDe donde: m: masa de agua calentada Cp: capacidad calorfica del agua T: diferencia de temperatura entre la de ebullicin y la inicial. En la parte de evaporacin si ocurre un cambio de fase, quedando el balance de la siguiente manera: Qevap = m*vapDonde: m = masa de vapor = landa de vaporizacin a T de ebullicin Siendo el calor total consumido por el generador: QT = Qcond + Qevap

EN EL CONDENSADOR:Qced = Qrecm1* + m1*Cp*T1 = m2*Cp*T2Donde: m1 = masa condensada m2 = masa de agua de enfriamiento Qced = Calor cedido por la corriente vapor aceite (latente + sensible) Qrec = calor ganado por la corriente de enfriamiento T1 = Diferencia de T en la corriente de condensado T2 = Diferencia de T en la corriente de enfriamiento = landa de vaporizacin a la T entrada de la corriente vapor aceite Y por ultimo podemos calcular el agua requerida para la transferencia de calor, calculndolo como:

Masa agua requerida = QT / Cp* TDonde:T = diferencia de T del extremo frio del condensador QT = calor de condensacin + calor del subenfriamiento

PROBLEMA 11Para concentrar una disolucin de cloruro de sodio se bombea desde un depsito almacn hasta un evaporador, a travs de una tubera lisa de cobre de 3 cm de dimetro interno, a razn de 150 m3/da. A la temperatura de bombeo la disolucin tiene una densidad de 1150 kg/m3 y su viscosidad es de 2,3 centi Poises. Calcular:DATOS:

D = 3cm = 0.03m

a) El nmero de Reynolds

b) El factor de friccin

Teniendo mi numero de reynold = Y siendo una tubera lisa se utiliza el grafico de moody para obtener el valor de f

c) Las prdidas por friccin

La energa potencial

d) la energa cintica

s

e) La potencia de la bomba si tiene una eficiencia del 55 %.

Aplicando mi ecuacin general de balance mecnico

No teniendo los valores de la variacin de presin ni la altura ni la longitud se deja en la siguiente expresin:

Ahora considerando que el motor tiene una eficiencia de 55%

PROBLEMA 14Se dispone de un intercambiador de calor experimental de un rea de 4. La temperatura de ingreso y salida del fluido caliente es de 250 y 130, respectivamente. La Temperatura de entrada del fluido fro es de 40. El flujo del fluido caliente es de 40 y su Cp es de 5; en cambio el fluido fro tiene un flujo de 50 y su Cp es de 15. Con los resultados del trabajo experimental se desea disear un intercambiador de calor comercial que tiene una temperatura de ingreso del fluido caliente de 300 y su temperatura de salida es de 120. El calor especfico es de 5 y su flujo es de 400. La corriente fra ingresa a la temperatura de 40, con capacidad calorfica de 15 y flujo de 600. Calcule:

a) El coeficiente global de transferencia de calor

Considerando que los intercambiadores se encuentran en contracorriente

250C

130C

72C

40C

b) El rea del intercambiador de calor comercial

Considerando que los intercambiadores se encuentran en contracorriente

300C

120C

80C

40C