Tarea 1

1. Para el proceso de mezcla de benceno con aire, se emplea 500 mol C6H6/h que representa el 20% de la alimentacin de aire.

Analizamos la composicin del aire entrante:Del texto: 500 mol Benceno, representa el 20% de alimentacin de aire n1:

En un proceso donde no hay reaccin, el nmero de moles se mantiene (conservacin de masa):Balance General (en moles): a) Diagrama de Flujo:

Porcentaje de los Productos:

b) Escala de 2000Kmol aire para la alimentacin:Factor escalar: , Multiplicamos las corrientes por el factor escalar y tenemos el nuevo diagrama:

*Adems los porcentajes se mantienen.

2. Un tanque de 5m de dimetro y m de altura, contiene una solucin ocupando 90% de su capacidad. La solucin de H2SO4 fue preparada a 50% en volumen. (Densidad H2SO4=1.8g/cm3). Luego se evapora 20 y 5% en volumen de solvente y soluto respectivamente.

Preparado inicialmente al 50%:

Total: 19.688Evaporacin Porcentual

Recordar: Total: 28238.4

3. Mediante un proceso de destilacin, se separan en dos fracciones 1500moles/h de una mezcla de benceno (B) t tolueno (T) que contiene 45% de benceno. La velocidad del flujo de benceno en la corriente superior es de y en la corriente inferior la velocidad e flujo de tolueno es de 600molT/h.Para un proceso estacionario, escribir lo balances del B y T y calcular las velocidades de flujo desconocidas en las corrientes de salida.

300 molB/h, n1 molT/h

n2 molB/h, 600 molT/h

Balances especficos de materia (en mol/h):

4. Se tienen dos mezclas de etanol y agua, que se combinan en un mezclador. La primera contiene 500Kg al 40% en peso de etanol, y la segunda de 400Kg al 60% en peso de etanol.

Posibilidades de solucin:Posibilidad 1: 450Kg de Mezcla 1 y 150Kg de Mezcla 2Posibilidad 2: 480Kg de Mezcla 1 y 160Kg de Mezcla 2b) Para obtener 45% en masa:Combinamos a Kg de Mezcla 1 y b Kg de mezcla 2, Luego:Etanol: (0.4a +0.6b) Kg; Agua (0.6a + 0.4b) Kg Toda combinacin de la mezcla 1 y 2 en relacin de 3 a 1, se obtener una composicin al 45% de etanol en masa.Posibilidad 1: 450a.2) Composicin en MOLES:Moles Totales: 9.565 + 25.555 = 35.12Kmola.1) Composicin en PESO:

5. Una corriente de aire hmedo entra a un condensador en el cual se condensa el 95% de vapor de agua del aire. Es posible considerar que el aire seco tiene 21mol% de O2 y el resto N2.

Alimentacin:

b) Flujo de Gas:Balance General (mol/h): Alimentacin = Flujo Condensado + Gasc) Composicin del Gas (271.5 mol/h)a)Flujo Condensado:

Tarea 2

1. Concentracin de Zumo de Naranja de 12%a 42% en peso de Slido.

Balance de masas en el evaporador:Balance de Solidos del evaporador:Z1 = 100Kg/h (Producto)Balance de Solidos Global:Balance de masa Global:

En el Vrtice 1-2-3:

Z1Z2Z3Z4Z5V6

Masa (Kg)1009.9590.0518.6228.5771.43

Concentracin0.120.120.120.580.420

De La tabla anterior:Solido: Masa * Composicin; Agua: Masa restanteZ1Z2Z3Z4Z5V6

Solido(Kg)121.19510.80510.805120

Agua(Kg)888.75579.2457.8216.5771.743

2. Se concentran 8000Kg/h de una solucin de Sal de 1.2% (38C) a 2.5% en Peso:

a,b) Balance de Solidos:Balance de Masa:De las tablas, para W(105C) y V(1atm):

c) Calculando Calor Transferido y rea de Calefaccin:d) Economa del Proceso:Balance de Energa:Reemplazamos los valores Obtenidos lneas arriba, considerando T.ref=TL=100C

3.1. En un evaporador simple se concentran 18000kg/h de una disolucin desde el 10% hasta el 50% en peso:

a,b,c) Flujo de Solidos y Agua:AlimentacinProducto: Balance de Solidos:d) Balance de Masa:

3.2. Continuacin:

Para WPara W

a) Balance de Energa:Reemplazamos los valores Obtenidos lneas arriba, considerando T.ref=TL=95C

b) Calculando Calor Transferido y rea de Calefaccin:c) Economa del Proceso:

Tarea 3

1. Problema 1:

2. Problema 2: La presin parcial del vapor de agua en una masa de aire hmedo a 40C y 750mmHg es 16mmHg

c) Calor Especficod) Volumen especfico:e) Entalpia especfica (0C):a) Temperatura de Roco (Saturacin)De las tablas, un contenido de agua con 16mmHg, se encuentra entre 18 y 19 C.b) Humedad Absoluta:

D

Ejercicio 3:Del Diagrama Psicomtrico, de aire a 35C y temperatura hmeda a 25C.

Ubicamos el punto que describe el estado actual, (Interseccin de la vertical 35C, y la Diagonal 25C). Punto Amarilloa) Humedad Absoluta: Seguimos desde el punto la lnea horizontal roja hacia la derecha () *Y = 0.016 Kg Agua / Kg Aire Secob) Humedad Relativa: la curva que Aproximadamente pasa por ese punto seala:* Hr = 0.45c) Temperatura de Roco: Del punto sobre la lnea horizontal roja a la izquierda, hasta la curva de saturacin, luego hacia abajo, por la lnea tambin roja. *Ts = 21.3Cd) Humedad de Saturacin por enfriamiento adiabtico: Seguimos la diagonal verde, de la temperatura hmeda, y luego por la horizontal verde hacia la derecha () *Hs (enf. Ad) = 0.020 Kg Agua / Kg Aire seco.e) Humedad de Saturacin a la temperatura a la que se encuentra: Seguimos la lnea vertical celeste que describe la temperatura actual hasta la curva de saturacin, luego hacia la derecha () por la horizontal celeste:*Hs (Tem Actual): 0.037 Kg Agua / Kg Aire seco.

f) Volumen especfico:Estado actual a 35C, ascendemos por la vertical roja, y hacia la derecha:(), Aire Saturado: 0.93 m3/kg(), Aire Saturado: 0.87 m3/kgCalor Especfico:De ta temperatura actual calculada 0.016 seguimos la Linea vertical roja Hacia abajo y luego la naranja hacia la Izquierda:(), Calor: 0.247 Kcal / Kg Aire secoDe los otros Diagramas, para Calor y volumen: Ubicamos el estado actual y respondemos las interrogantes:

Tarea 4

1. Secado por ambas caras planchas de 20cmx30cmx1cm. Si es peso seco es de 400g.Tenemos:Tiempo en minutos del proceso, y el peso total en gramos (las dos primeras columnas de la tabla adjunta)a) Curva de Velocidad de Secado:TiempoPeso totalContenidoKg Agua / dx/dtValor medioWp

(min)(gr)HumedadKg Solido secoKg Agua/Sol(Kg agua/m2.h)

05321320.330

105141140.285-0.0050.3080.900

20496960.240-0.0050.2630.900

30483830.208-0.0030.2240.650

40470700.175-0.0030.1910.650

50462620.155-0.0020.1650.400

60454540.135-0.0020.1450.400

70449490.123-0.0010.1290.250

80443430.108-0.0020.1150.300

90440400.100-0.0010.1040.150

100436360.090-0.0010.0950.200

110434340.0850.0000.0880.100

120431310.078-0.0010.0810.150

b) Para t=0,

c) Velocidad Constante de secado:El coeficiente de la ecuacin de los 4 puntos lineales de dx/dt

d) Humedad:

Crtica: El ltimo de los 4 puntos, Equilibrio: El ltimo punto de la grfica,

2. Material de A = 15m2, Secado por AMBAS CARAS (AT=2xA=30m2) Peso Total inicial = 12Kg; Pierde 3.5Kg en 2 horas. (Velocidad Constante)Peso mnimo a velocidad cero: 6.4Kg. Con 1.3Kg de Agua.

A Final del Proceso (en el quilibrio)

a) Humedad Crtica: (luego de las 2 horas)

b) Velocidad de Secado:Antes del punto crtico, tenemos una velocidad constante (dx/dt)

c) Humedad de Equilibrio: (Al final a velocidad CERO)

d) Humedad Libre en el Punto crtico, (como referencia los clculos de (a))

3. Investigacion sobre secadores.a) Secador flashEl secado instantneo o Flash consiste en la eliminacin rpida de la humedad de los slidos pulverizados o micronizados, es decir de agua superficial. Esta velocidad que permite la transferencia de calor desde el gas hacia las partculas de solido suspendido es muy alta y el secado es rpido, de forma que no se requiere ms de 3 4 segundos para evaporar toda la humedad del producto deseado. El corto tiempo de retencin permite un control mximo del secado sin modificar la calidad del producto terminado.Para lograr esto tenemos que la temperatura del gas es elevada con frecuencia a 650C (1200 F), pero el tiempo de contacto es tan corto que la temperatura del solido rara vez supera 50 C (90F) durante el secado. Por lo tanto, el secador flash se puede utilizar en materiales sensibles, ya que que en otro tipo de secadores tendran que secarse indirectamente con un medio de calefaccin mucho ms frio.Como ventajas tenemos: Secado de productos granulados y pulverulentos Admite humedades de hasta el 80% Secado de productos termo sensibles o combustibles Control preciso del secado an con alimentacin irregular o variacin sensible de la humedad Ocupa poco espacio en planta

Funcionamiento:Su funcionamiento de secado se desarrolla en un tubo vertical o tubo Flash. El secado fuerza el gas que permite el secado (usualmente aire) a travs del calentador y el tubo flash en sentido ascendente.El producto es alimentado dentro de la corriente de aire, la cual inmediatamente lo suspende y transporta al equipo de coleccin de polvos que usualmente es un cicln. Para otros procesos tambin de acuerdo a lo que se requiera se puede utilizar sistemas adicionales como el wet scrubbers o filtro de talegas.

b) Secadores de pelcula delgada.En algunos casos es necesario usar secadores de pelcula delgada, estos pueden aceptar una alimentacin liquida o una suspensin que permita dar lugar a un producto solido que puede ser capaz de fluir libremente. Por lo general se construye de dos formas, la primera de ellas es de forma vertical, es decir un secadero-agitador vertical, donde permite que la un gran porcentaje de liquido se separe de la alimentacin y permitiendo que el slido parcialmente hmedo pase a la segunda seccin donde el contenido residual del liquido del producto procedente de la primera seccin se reduzca hasta el valor deseado. La eficacia trmica de los secadores de la pelcula delgada es muy alta y solo se produce una escasa perdida de slidos ya que poco o nada de gas se retira de la unidad. La ventaja de ese secador que son muy tiles para separar y recuperar disolventes de productos slidos, en el aspecto negativo son relativamente caros y estn limitados en cuanto al rea de transmisin de calor. La velocidad de alimentacin aceptable tanto con alimentaciones acuosas como no acuosas esta generalmente comprendida entre 20 y 40/pie2-h (100 y 200kg/m2-h).

c) Secadores de pulverizacinEn el proceso de secado de pulverizacin tenemos que se dispersa una disolucin o suspensin en una corriente de gas caliente mediante la formacin de una niebla de gotas finas. Por ese proceso la humedad es rpidamente evaporada de las gotas para formar partculas residuales de solido seco que despus optan por separarse de la corriente gaseosa. Los flujos de gas y liquido pueden ser en corrientes paralelas, en contracorrientes o una combinacin de estos. Las gotitas formadas en la cmara cilndrica de secado son creadas por la accin de boquillas de presin, boquillas dedos fluos o en secaderos de gran tamao. En todos los casos es esencial conseguir que las gotitas o partculas hmedas de slido choquen con superficies slidas antes de que el secado tenga lugar, debido a ello se tiene que tener una cmara de secado con suficiente rea para lograr la operacin. Los dimetros frecuentes de estas son aproximadamente 8 a 30pies. Entre sus principales ventajas tenemos que estos tipos de secaderos funcionan rpidamente, es decir el tiempo de secado es muy corto a comparacin de otros procesos, esto permite el secado de materiales altamente sensibles al calor y la produccin de partculas esfricas huecas. Para obtener la consistencia, densidad global, apariencia y propiedades de flujo deseadas para algunos productos, tales como alimentos, detergentes slidos, se tiene que usar este tipo de secado ya que pueden ser difciles o imposibles de obtener mediante cualquier otro tipo de secado. Otra ventaja que mencionar sera la de producir, a partir de una disolucin, suspensin o pata cremosa, en una sola etapa, un producto que se pueda envasar fcilmente. Adems un secadero de pulverizacin puede combinar las funciones de un evaporador, un cristalizador, un secadero, una unidad de reduccin de tamaos y tambin de un clasificador. .Considerando exclusivamente su accin se secado, los secaderos de pulverizacin no son muy eficaces. Generalmente se pierde mucho calor con los gases que salen. Con respecto a su apariencia estos son con frecuencia de 80pies(25m) o ms de altura, y no siempre resultan de operacin sencilla. La densidad global del slido seco con frecuencia es difcil de mantener constante, ya que puede ser muy sensible a variaciones del contenido de slidos, a la temperatura de entrada del gas y a otras variables.

d) LiofilizacinLa Liofilizacin es un proceso de secado que utiliza la sublimacin que se ha desarrollado con el fin de reducir las prdidas de los compuestos responsables del sabor y el aroma en los medicamentos, los cuales se afectan en gran medida a los procesos convencionales de secado.La liofilizacin involucra varias etapas:En primer lugar tenemos la congelacin (y acondicionamiento en algunos casos) a bajas temperaturas. Tenemos que cada producto debe congelarse de tal manera que garantice que sufrir pocas alteraciones en el proceso de sublimacin (posterior).En segundo lugar tenemos el secado por sublimacin del hielo del producto congelado, generalmente a muy baja presin y al vacio Por ultimo, almacenamiento del producto seco en condiciones controladasGeneralmente, al utilizar el mtodo de liofilizar adecuadamente existe una reduccin muy baja de sus caractersticas organolpticas, fsicas, qumicas y biolgicas al almacenar los productos por periodos muy largos.Al momento de liofilizacin se realiza el secado mediante tres fases o etapas mencionadas anteriormente.Fase 1: Llamada etapa conductiva. Inicialmente, por el calentamiento de la muestra, la velocidad de sublimacin crece rpidamente hasta llegar a un mximo. El tiempo para agotar esta fase es relativamente corto; en ella se lleva a cabo la mayor parte de remocin de agua del producto (entre un75-90%), siendo el mecanismo preponderante la transferencia de calor por conduccin.Fase 2: Primera etapa difusiva. Muestra un descenso importante de la velocidad de sublimacin debido a la formacin de una capa porosa de material seco que opone resistencia creciente al flujo de calor y al vapor a medida que procede el secado.Fase 3: Segunda etapa difusiva. La velocidad de sublimacin contina decreciendo de forma que se aproxima a cero. Esto debido a que el calor necesario para retirar el agua ligada es mas alto que el calor de sublimacin. Puesto que la difusividad de los aromas disminuye sensiblemente cuando la humedad es pequea es posible en esta etapa incrementar la temperatura de calefaccin y del producto hasta valores del orden de 50C, dependiendo del material que se trate.La variable ms importante del proceso es la presin: su incremento aumenta la transferencia de calor a expensas de una mayor resistencia a la transferencia de masa. Otra condicin importante es la temperatura de las placas calefactoras que afecta la velocidad de la transferencia de calor de la superficie del material congelado. La principal desventaja de este proceso es el costo de energa requerida para su uso y adems el tiempo que se necesita para emplear este procedimiento de secado