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8/12/2019 Balance Para Imprimir

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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA

O de la Integracin y Reconocimiento de Nuestra Diversidad

EE

UNIVERSIDAD NACIONAL

"SAN LUIS GONZAGA" DE ICA

FACULTAD DE INGENIERIA

QUIMICA AMBIENTAL Y SANITARIA

TEMA:

EJERCICIOS RESUELTOS DEL LIBRO DE HIMELBRAOU

CURSO : Balance de Materia Ener!ia

DOCENTE: In! Mend#$a %ill&e Carl#'

INTEGRANTES: Ec(accaa Martine$ El#

CICLO : V SECC : A

ICA PER

2011

PROBLEMAS:

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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA1. En la figura 1.1 se muestran datos para un evaporador. Cul es la corriente

de recirculacin en libras por hora?

Fig.1.1

Solucin:En este problema se conocen todas las composiciones excepto para la corriente de

recirculacin, aunque esta puede calcularse fcilmente. En base a 1 lb de agua, lacorriente de recirculacin saturada contiene (1.0 lb de H2o + 0. lb de !"#$ % 1. lb

totales. &a composicin de la corriente de recirculacin es'

ig.1.2

)na *e conocidas todas las composiciones, la inspeccin del fluo para buscar un

elemento de correlacin muestra que -a uno para un balance total / el !"# /

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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIAignorando por el momento las corrientes internas, se puede traar un diagrama tal como

se muestra en la fig.1.2. En esta forma a puede calcularse la cantidad de cristales ( el

agua e*aporada, en caso de requerirse$.

ara determinar la corriente de recirculacin se requiere, en caso de no disponer de un

elemento de correlacin adicional, de cualquiera de los siguientes balances'

a$ El balance con respecto del e*aporador , o

b$ El balance con respecto del cristaliador.

El 3ltimo presenta maores facilidades, a que solamente quedan implicadas tres

corrientes en lugar de cuatro.

4alance total en el cristaliador'

4alance de componente (!"#$ en el cristaliador'

esol*iendo estas dos ecuaciones'

TA.

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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA2. En la seccin donde se prepara la carga de alimentacin para una planta

manufacturera de gasolina natural se elimina el isopentano de gasolina

exenta de butano. supngase con propsitos de simplificacin !ue el

proceso " los componentes son como los !ue se muestran en la fig.2.1 #u$

fraccin de la gasolina exenta de butano pasa a trav$s de la columna donde

se elimina el iso%pentano?

FIG 2 1SOLUCION:

56E7 8&)95"'

El examen del diagrama de fluo muestra que una parte de la gasolina exenta de

butano no paso a tra*:s de la columna donde se elimina el isopentano, que

prosigue a la siguiente etapa en la planta de gasolina natural. ;odas las

composiciones se conocen. 8e pueden escribir los siguientes (cada corriente se -a designado

con las letras , 8 $'

4ase' 100 lb de alimentacin

a$ 4alances completos (todas las composiciones son conocidas ? existe un

elemento de correlacin$'

4alance de material total'

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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIAEntradas % salidas

@@@ (1$

4alance de componente (nA9B$

Entradas % salidas

@@@@@...(2$

)tiliando la ecuacin (2$'

&os balances completos no definen la fraccin de la alimentacin que entra a la

columna de isopentano ? para esto se requiere otro balance.

b$ 4alance con respecto a la columna de isopentano'

8ea x%lb de gasolina exenta de butano que entran a la columna de

isopentano .

4alance de material total'

Entradas % salidas

@@@@@@. (#$

(

4alance de componente (n / 9B$

@@@..

(C$

En consecuencia, combinando las ecuaciones (#$ (C$

TA.

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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA sea, que la fraccin cuo *alor se requiere es de 0.BB.

8ED)"7 8&)95"'

tra forma de resol*er este problema consistirFa en establecer el balance de

materiales en los puntos (1$ o (2$, denominado puntos de meclado .aunque noexisten unidades de equipo en dic-os puntos, se puede obser*ar que las

corrientes entran salen de la unin.

a$ 4alance con respecto al punto meclado (2$'

6aterial que entra a la unin % material que sale

4alance de materiales total'

@@@@@. (B$

4alance componente (isoA 9B$

@@@@@@

($

&a ecuacin ($ permite eliminar el uso deG G. esol*iendo'

TA.

espu:s de un poco de prctica resultara fcil e*aluar un problema para decidir

los tipos de balances ms simples que con*iene establecer.

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) Se *a +'ar +na c#l+,na de de'tilaci-n de #&eraci-n c#ntin+a &ara 'e&arar

.cid# ac/tic# a!+a 0encen# En +na &r+e0a 'e #0t+*ier#n l#' dat#' de la

'i!+iente 1i!+ra L#' *al#re' c#rre'ndiente' en la c#,'ici-n del 0encen# en

la ali,entaci-n n# 'e #0t+*ier#n de0id# a +n de'&er1ect# en +n in'tr+,ent#

Calc2le'e el 1l+3# de la ali,entaci-n

4i! )5

Una in'&ecci-n r.&ida del dia!ra,a de 1l+3# de,+e'tra 6+e la in1#r,aci-n acerca de

l#' &e'#' la' c#,'ici#ne' 'er7a '+1iciente &ara re'#l*er el &r#0le,a 'i 'e di'&+'iera

de la' c#,'ici#ne' de la ali,entaci-n en c+ant# a '+ c#ntenid# de 0encen#8 &er#

e'te n# e' el ca'# Sin e,0ar!#8 'e tiene +na 1+ente de in1#r,aci-n adici#nal 6+e n# 'e

*e a 'i,&le *i'ta8 la c+al c#n'i'te en 6+e (a d#' ele,ent#' de c#rrelaci-n 6+e &a'an

de la ali,entaci-n al ,aterial de de'ec(#: el a!+a 0encen# A c#ntin+aci-n de0e

(acer'e cierta 'elecci-n del &r#cedi,ient#: el &r#0le,a &+ede re'#l*er'e +tili$and# l#'

ele,ent#' de c#rrelaci-n # c#n t/cnica' al!e0raica'

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SOLUCION: Solucin con componente de correlacin:

Se tomara como base conveniente 100 lb de desperdicio (100 lb de alimentacin

implicaran mayor cantidad de trabajo, ya que se desconoce la proporcin de benceno,

aunque se podra utilizar 100 lb de solucin acuosa 80 % de !c, "0% de "# $ como

base satisactoria&' Sea )lb de benceno en la alimentacin *100 lb de alimentacin&'

+ase: 100 lb de material de desperdicio

omponente alimentacin (lb& desperdicio (%)lb& producto (%&

!c (100 - .& 0'80 10'/ 100

"# (100 - .& 0'"0 "1'

+z . '2

3otal 100 100

4ara la primera etapa se puede calcular la cantidad de alimentacin por cada 100 lb de

material de desperdicio' Se tiene la proporcin de a5ua en la alimentacin ("1' lb& y

tambi6n la de benceno en la alimentacin ('2 lb&7 estos componentes aparecen

nicamente en el material de desperdicio, pero no en el producto, y pueden servir como

elementos de correlacin' 3odo lo que se requiere es la proporcin de !c en la

alimentacin 'para determinar esta cantidad se puede utilizar el a5ua como elemento de

correlacin'

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10/20

BALANCE DE MATERIA Y ENERGIAualquier de los tres ltimos balances son ecuaciones independientes, pero se puede

observar que la resolucin simultanea de las tres ecuaciones requiere de mayor trabajo que

el uso de los elementos de correlacin'

9 Una c#l+,na de de'tilaci-n 'e&ara 5,il l0;( de +na ,e$cla 1#r,ada r ?= La c#rriente

6+e entra al c#nden'ad#r &r#*eniente de la d#,# de c#l+,na c#,# re1l+3#8

el re't# 'e e@trae &ara +'arl# en #tr# lad# S+&-n!a'e 6+e la c#,'ici-n en el

d#,# de la c#l+,na V8 en el &r#d+ct# 'e&arad# D8 en el re1l+3#R '#n

id/ntica' Deter,inar la relaci-n entre la cantidad del &r#d+ct# del re1l+3# el

&r#d+ct# 'e&arad#

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Fig. &.1

SOLUCION:A6ase la i5' 2'1' Se conoce todas las composiciones y


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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA+alance con respecto del condensador:

+alance de material total:

RTA:


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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIABt# 1'00(0';& ) 9(0'8& E ?(0'0&

"# 1'00(0'& ) 9(0'1& E ?(0'/&

Cesolviendo para 9 con:

? ) 1'00 - 9

1'00 (0';& ) 9 (0'8& E (1'00 $ 9& (0'0&

9 ) 0'; lb* pies

4uesto que ? ) 1 - 0'; ) 0'" lb'

RTA:

? Si 'e ali,entan a +n react#r )l0' de aire 9 l0 de car0#n# a ?4

de'&+/' de la c#,0+'ti-n c#,&leta n# 6+eda ,aterial en el react#r

a c+anta' li0ra' de car0-n 'aldr.nF c+.nta' l0 de #@i!en#F c+.nta' l0

t#tale'F

0 c+.nta' ,#le' de #@7!en# car0-n entranF c+.nta' 'alenF

c c+.nta' ,#le' t#tale' entran al react#r c+anta' 'alenF

SOLUCION:(a& Bl total de materiales que salen del reactor es de ;"2 lb' 4uesto que el aire

tuene "1% de #"y /% de F"

+ase: ;00lbs' 9e aire

;00lb de aire ) "'18 moles lb de #"

"2lb ) "'00 moles lb de

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Bl o5eno necesario para quemar completamente "2'0lb de es de "'00 moles lb'

"'18 - "'00 ) 0'18

Bs el nmero de moles de oi5eno sin usar, y esto es equivalente a (0'18&

(;"&)' lb de #"que salen del reactor' !dem=s, tambi6n salen 88 lb de #"

y:

"'18 moles lb #" ) "';0lb de F"

>as moles de F"son:

";0 lb de F" ) 8'"0moles de F"

Sumando todas las corrientes de entrada y salida se tiene:

Bntradas lb moles lb salidas lb moles lb

#" 0 "'18 #" ' 0'18

F" ";0 8'"0 F" ";0 8'"0

"2 "'00 #" 88 "'00

3otal ;"2 1"';8 ;"2 10';8

Fo


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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIAa La c#,'ici-n de la &+l&a 'eca8

0 El &e'# del a!+a eli,inada r ! de &+l&a (2,eda

SOLUCION:+ase: 1 G5 de pulpa


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("& >a composicin de la pulpa seca:

G5 G5

4ulpa (seca& 0'"/ 0'

"# 0'"82 2/'

3otal 0'2 100'0

Un tan6+e #&era c#n 5,il l0' de +na '#l+ci-n 'at+rada de NaHCO)a ? C

'e de'ea cri'tali$ar


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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA@i5'8'1

Se requieren otros satos acerca de la solubilidad del Fa#;en uncin de la temperatura'

9e cualquier manual se pueden obtener los que se indican a continuacin:

3emperatura

(J&

Solubilidad

5 de

Fa#;*100 5

de "#

0

0

20

;0

"0

10

1'2

12'2

1"'

11'1

/'

8'1

+ase: 10000 lb de la solucin saturada de Fa#;a 0 J

Se conoce tanto el peso de la solucin inicial como el peso de los cristales7 tambi6n se sabe

la composicin de la solucin inicial y de los cristales (100% de Fa# ;&' 4or lo tanto, el

peso y la composicin de la solucin inal pueden calcularse por sustraccin'

(a& omposicin inal:

(b& balance de material (balance de componente con respecto al &:

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@inal

(c& composicin y peso inal'

4uesto que la solucin inal an est= saturada, y adem=s tiene:

>a temperatura a la que se deber= enriarse la solucin es (aplicando el m6todo de

interpolacin lineal&

RTA:

> En la' e'taci#ne' de 'er*ici# 'e aade .cid# '+l12ric# dil+id# a la' 0acteria' 6+e 'e

(an 'ecad# &ara acti*arla' Se re6+iere &re&arar +na '#l+ci-n de .cid# c#,#

'i!+e Un tan6+e c#n .cid# de 0ater7a HSO9 d/0il *ie3#8 c#ntiene +na '#l+ci-n

de HSO9 al 59)= el re't# e' a!+a &+ra Si al tan6+e 'e aaden ! de HSO9

al = la '#l+ci-n 1inal c#ntiene 5?)= de .cid#8 C+.nt#' Kil#!ra,#' de .cid#

de 0ater7a 'e (a0r.n &re&arad#F V/a'e la 4i!>5 %+nt# de Me$clad#

"00G5

4unto de Dezclado '% >imite del sistema

@ 4

1"'2;% 18';%

4i! >5

SOLUCION:

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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIABn este problema, se conoce uno de los pesos y tres composiciones7 se desconocen dos

pesos' omo ayuda se desi5nara arbitrariamente a los pesos de las dos soluciones

desconocidas con las letras @ y 4' con dos variables desconocidas se necesitan dos

ecuaciones independientes' Sin embar5o, se pueden establecer tres balances de material, de

los cuales cualquier par representa ecuaciones independientes'

+ase: "00G5 de solucin de "S#2al '%

3ipo de balance Bntradas ) Salidas

3otal @ E "00 ) 4 (a&

omponente:

"S#2 @ (0'1"2;& E "00(0'& ) 4 (0'18;& (b&

"# @ (0'8& E "00(0'"";& ) 4 (0'81;& (c&

Bl uso del balance total, y de uno de los otros, es la orma m=s =cil para determinar 4:

(4 - "00& (0'1"2;& E "00 (0'& ) 4 (0'18;&

4 ) "110 G5 de acido

RTAS:@ ) 1/10 G5 de acido

5 En la 4i! 55 'e ,+e'tra +na c#l+,na de de'tilaci-n t7&ica 3+nt# c#n la

in1#r,aci-n c#n#cida &ara cada c#rriente Calc+lar la' li0ra' de de'tilad# r

li0ra de ali,entaci-n r li0ra e de'&erdici#

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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA4i! 55

SOLUCION:>a inspeccin de la @i5' 10'1 muestra que se conocen todas las composiciones, aunque

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