TRANSFERENCIA DE MASA II - EXAMEN FINAL 2007-B

Problema Nº 1

Se dispone de 200 kg de una mezcla de agua y ácido acético, que contiene 40 % peso

del ácido, y se extraerá en un sistema de extracción en dos etapas y en flujo cruzado

a la temperatura de 20 ºC; para lo cual se utilizará éter isopropílico puro como

solvente, disponiendo 400 kg del solvente.

La extracción se realiza en dos etapas y se empleará cantidades iguales de solvente

en cada una de éstas.

Suponiendo que las etapas son ideales, determinar:

a) La cantidad y composición del extracto compuesto.

b) El porcentaje de ácido recuperado.

Problema Nº 2

Se suministra 1020 lb/h de una solución de A y C, que contiene 0.020 lb C /lb A, en

un sistema de extracción constituido por una cascada de etapas contracorriente y por

el extremo opuesto ingresa un solvente que contiene 0.005 lb C / lb B y que es

prácticamente inmiscible con las soluciones de A y C.

Si se dispone de una instalación equivalente a 5 etapas teóricas y debiendo recuperar

el 90 % de la cantidad de C que ingresa a la cascada de etapas, determinar:

a) El flujo de solvente necesario

b) Los flujos de extracto y refinado de cada etapa.

A las condiciones de operación la relación de equilibrio viene dada por: y = 0.80 x

Problema Nº 3

Se realizó un ensayo de laboratorio del secado de una muestra de 1 m2 de un

material fibroso. Se suspendió la muestra de una balanza y sus bordes fueron

sellados, de modo que el secado tuvo lugar por ambas caras de la hoja.

El aire tenía una temperatura de bulbo seco de 150 ºF y una temperatura de bulbo

húmedo de 84 ºF, y su velocidad era de 1.6 m/s, fluyendo paralelamente a la

superficie de secado. Los pesos obtenidos durante el ensayo se detallan en la tabla

siguiente:

Tiempo , h Peso, kg Tiempo , h Peso, kg Tiempo , h Peso, kg

0 10.625 3.0 9.412 7.0 8.565

0.1 10.597 3.4 9.,273 7.5 8.535

0.2 10.548 3.8 9.150 8.0 8.507

0.4 10.470 4.2 9.045 9.0 8.469

0.8 10.305 4.6 8.944 10.0 8.448

1.0 10.225 5.0 8.852 11.0 8.432

1.4 10.063 5.4 8.772 12.0 8.423

1.8 9.900 5.8 8.700 14.0 8.420

2.2 9.735 6.0 8.670 16.0 8.420

2.6 9.570 6.5 8.610

Se secó la muestra en una estufa y se determinó que el peso de sólido seco era de

8.301 kg.

a) Calcular la velocidad de secado en el período ante-crítico

b) La humedad crítica y de equilibrio

c) El tiempo necesario para secar las mismas hojas desde un 20 % a un 2 % de

humedad.

Problema Nº 4

En una instalación de secado se ha de obtener un producto con un contenido de

humedad del 10 %. El material a secar presenta a la entrada del secador una

humedad del 70 %, tiene una densidad de 800 kg/m3 (densidad del sólido húmedo) y

se extiende sobre las bandejas con un espesor de 1.5 cm; efectuándose el secado por

la una sola cara.

Los ensayos previos que se efectuaron el laboratorio han conducido a los resultados

siguientes:

Humedad crítica Xc = 1.0 kg agua/kg sólido seco

Humedad de equilibrio X* = 0.03 kg agua/kg sólido seco

Velocidad de secado en el período ante-crítico Nc = 1.0 kg agua/m2-h

En el período decreciente se presentan dos períodos: En el primero la velocidad de

secado varía linealmente con la humedad hasta que se reduce a 0.2 kg agua/kg sólido

seco, en cuyo instante la velocidad de secado es de 0.2 kg agua/m2-h; mientras que

en el segundo período se han determinado los valores siguientes:

N kg agua/m2-h 0.10 0.05 0.03

X kg agua/kg sólido seco 0.15 0.10 0.05

Calcúlese el tiempo de secado y la superficie de bandejas necesarios para obtener

1000 kg del producto seco (10 % de humedad)