FUNDACION UNIVERSIDAD DE AMERICA

BALANCE DE MASA Y ENERGÍA

ACTIVIDAD 1, SEGUNDO CORTE

CIUDAD: Bogotá D.C.

FECHA:

FACULTAD:Ingeniería

APELLIDO:

PROFESORIng. Felipe Correa M

NOMBRE:

Firma de aceptación de la calificación del estudiante:_______________________________

Firma del docente evaluador__________________________________________________

Apreciado estudiante, recuerde contestar dentro de las casillas destinadas para las respuestas, el no hacerlo implicará una calificación de cero al numeral no contestado, el presente parcial tiene un valor del 20% y junto al trabajo autónomo y el ejercicio en grupo completan un porcentaje del 30% correspondiente al primer corte, responda en lapicero y presente, en completo orden, todos los cálculos y disertaciones que sustenten sus respuestas, haciendo un completo análisis de las mismas e incluyendo las unidades durante todas las operaciones, ya que todo esto hace parte integral de la evaluación, tiene una hora y media para la resolución del presente parcial.

En las minas ubicadas en Zipaquirá - Nemocón, (presión atmosférica 560 mmHg) se lleva a cabo el siguiente procedimiento: mediante dinamita y agua a presión se obtiene una salmuera que baja por gravedad hacia un sistema de tanques con agitación continua donde se realiza el proceso de clarificación tendiente a eliminar los residuos no solubles mediante operaciones de coagulación y filtración, obteniéndose una salmuera clarificada con gravedad específica de 1,195, ésta es bombeada a una velocidad de 33 000 L/hora hacia la planta de producción, la composición de dicha salmuera se presenta en la siguiente tabla:

Composición de la salmuera clarificada

CompuestoFormula

molecularmasa molecular % en masa

Agua H2O 18,015 70,00%

Cloruro de sodio NaCl 58,400 28,14%

Cloruro de potasio KCl 74,550 0,55%

Fluoruro sódico NaF 41,988 0,33%

Bromuro de potasio KBr 119,01 0,25%

Cloruro de calcio CaCl2 110,986 0,73%

1. Con el fin de garantizar el suministro a la planta en caso de un paro en la producción de la mina, la salmuera es almacenada en diferentes tanques rectangulares con 20 m de ancho, 10 m de largo y 18,5 m de alto abierto a la atmósfera (asuma una presión atmosférica de 560 mmHg) se instala un manómetro en el fondo de cada tanque los que indican la presión manométrica en psig.

a. Derive una expresión que permita calcular la masa en Kg de salmuera en cada uno de los tanques en función de la presión manométrica en psig.

Escriba en este espacio la ecuación deducida, en el respaldo de la hoja realice la deducción de la misma.

/50Calificación obtenida.

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b. Teniendo en cuenta la velocidad de bombeo a la planta determine cuantos tanques deben instalarse para garantizar salmuera a la misma durante dos semanas días (15 días) en caso de un paro de producción en la mina.

No olvide realizar los cálculos en la parte posterior de la hoja y resaltar los resultados

2. Teniendo en cuenta la velocidad de bombeo hacia la planta de deshidratación determine:

a. El flujo másico de la salmuera=________________________ kg/hb. La masa molecular media de la salmuera=_______________ g/molc. La fracción molar del fluoruro sódico=__________________d. La velocidad del flujo molar del fluoruro sódico =__________ mol/min

No olvide realizar los cálculos en la parte posterior de la hoja y resaltar los resultados

3. Una vez en la planta de secado el agua es evaporada por ebullición en cristalizadores hasta alcanzar una humedad del 25%, suponga que la solución se comporta como ideal; indique:

a. La temperatura que debe alcanzar la solución para lograr dicho contenido de humedad. ______°Cb. La concentración másica del fluoruro sódico en la masa que sale de los cristalizadores._______%c. La cantidad de agua evaporada por unidad de tiempo en los cristalizadores. ________________Kg/h.d. La fracción másica en base seca del fluoruro sódico que sale de los cristalizadores.__________

No olvide realizar los cálculos en la parte posterior de la hoja y resaltar los resultados

4. Para completar el proceso se emplea aire que ingresa a 59 °F con un 50% de humedad relativa, y sale a 45 °F en forma de aire saturado.

a. Al respaldo de la hoja realice el diagrama de bloques del proceso de secado y marque en la carta psicrométrica los puntos de entrada y salida del aire al igual que las lecturas realizadas.

b. Determine la cantidad de aire a emplear en el proceso, tenga en cuenta que 1 grain=  0,0648 gramos. _________kg aire seco /h.

No olvide realizar los cálculos en la parte posterior de la hoja y resaltar los resultados

5. Una vez termina el proceso se obtiene sal de cocina ultra pura totalmente seca.a. Indique la producción de sal seca= _________________________kg/hb. Y la concentración másica y molar del fluoruro sódico en ella.

CompuestoFormula

molecular% en masa % molar

Fluoruro sódico NaF

Información adicional requerida: Ecuación de Antoine: log10(P(mmHg))=A− BT (°C )+C

CONSTANTES DE LA ECUACIÓN DE ANTOINE

Compuesto A B CLimites superior e inferior de uso de las constantes

agua 7,96681 1668,210 228,000 60 °C y 150 °C