Propuesta de Examen de plantas y procesos ind.

7/17/2019 Propuesta de Examen de plantas y procesos ind.

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERIA Y

CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS

LICENCIATURA: INGENIERIA INDUSTRIAL

ACADEMIA DE PRODUCCION

PROBLEMAS PROPUESTOS PAR LA ELABORACION DEL EXAMEN A TIUTLO DE

SUFICIENCIA

1. Las ciruelas contienen alrededor de 78% en peso de agua. Para fabricar

mermelada se mezclan ciruelas trituradas y azúcar en proporción de 4555!

se calienta la mezcla para e"aporar #$ &asta 'ue el residuo contenga una

tercera parte de agua. ()u*ntos +ilogramos de ciruela se re'uieren para

fabricar 1,, +g de mermelada- )alcule adem*s las corrientes y composiciones

de entrada y salida de cada unidad de proceso

$. La alimentación a un sistema fraccionador de dos columnas es de ,,,, lb/&

de una mezcla 'ue contiene 5, % de benceno 023 , % de tolueno 02 y $, %

de ileno 062. La alimentación se introduce en la columna y resulta en un

destilado con 5 % de benceno3 % de tolueno y $ % de ileno. Los fondos de

la columna se alimentan a la segunda columna de la cual se obtiene un

destilado con % de benceno3 5 % de tolueno y $ % de ileno. 9upóngase 'ue

5$ % de la alimentación aparece como destilado en la primera columna y 75 %

del benceno alimentado a la segunda columna aparece en el destilado de :sta.

;stablezca el diagrama de <u=o para este proceso y calcule la composición y el<u=o de la corriente de fondos de la segunda columna.

. ;stablezca el balance de masa y el diagrama de <u=o para producir $, ton/d>ade #$94 según las ecuaciones de las reacciones consecuti"as y sus e?cienciasobtenidas al alimentar los reactantes bas*ndose en las este'uiometrias de lasreacciones.

1. 4@e9$ A 11 $ $@e$ A 89$ !con ;B ,%

$. $9$ A $ $9 !con ;B %

. 9 A #$ #$94 !con ;B 5%



9LC)D EL PFL;GE 1.

Hatos adicionales del problema#$ en )5 B 1/ #$ en )1 ! #$ en )5 B ,. )1

)1/ )$ B 45/55 B ,.8181 ! )1B ,.8181 )$

)5B 1,, +galance general del sistema 0agrupando mezclador y e"aporador2

)1 A )$ B )4 A)5IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII.. 012

alance de sólidos en el sistema ,.$$ )1 B 6sol3 c5 0)52IIIIIIIIII 0$2

alance de #$ en el sistema ,.78)1 B )4 A 6#$3 c5 0)52IIIIIIIII 02

alance de Ezúcar en el sistema )$ B 6azu3 c5 0)52IIIIIIIIIIIIII 042

6#$3 c5 0)52 B ,. 0,.782)1 B ,.$J )1 IIIIIIIIIIIIIIIIIII 052

)4B ,.JJJJ0,.78 )12 B ,.5$)1 IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII 0J2

9ustituyendo 052 y 0J2 en 012 y la relación )1B ,.8181 )$ tenemos

,.8181 )$ A )$ B ,.5$0,.8181 )$2 A )5 ! )5 B 1.$7 )$ IIIIIIIIII 072

)5B 1,, +g ! )$ B 1,, +g / 1.$7 B 71.8,15 +g

)1B 0,.81812 71.8,15 +g B 58.74JJ +g

)4 B ,.5$058.74JJ +g2 B ,.548$ +g

alance en el mezclador

)1 A )$ B ) ! ) B 1,.548$ +g

alance de sólidos en el mezclador

,.$$ )1 B B 06sol3 c2 ) ! sustituyendo "alores de )1 y ) tenemos

6sol3 c B ,.,8 .8%

alance de #$ en el mezclador

)4 B

#$

)$ B Ezúcar

)1 B )iruelas $$%

sólidos

)5B 1,,+gmermelada de ciruela

6sol3 c5

6#$3 c5

6azuc3 c5

) BGezcla

6sol3 c

6#$3 c



@$5%

%

$% 6

5,%

,%

$,% 6 @1B ,,,, lb/&

@4

% 5%

$% 6

@

6

@5 5

5

65

,.78)1 B 0 6#$3 c 2 ) ! 6#$3 c B ,.78)1 /) B ,.78 58.747J +g /1,.548$ +g

6#$3 c B ,.51 5.1,%

alance de azúcar en el mezclador

6azu3 c B 1 M,.,8M,.51 B,.55 55%

alance de sólidos en el e"aporador

,,) B 6sol3 c5 0)52 ! 6sol3 c5 B0 ,.2 01,.548$2 +g / 1,, +g B ,.1$$

6sol3 c5 B ,.1$$ 1$.$%

alance de #$ en el e"aporador

,.51) B 6#$3 c5 0)52 A )4 ! 6#$3 c5 B ,.5101,.548$ +g2M,.548$ +g/

1,, +g B ,.15$86#$3 c5 B ,.15$8 15.$8 %

alance de azúcar en el e"aporador

6azu3 c5 B 1 N ,.1$$M,.15$8 B ,.718, 71.8,%

9LC)D PFL;GE $.

)*lculos)olumna Elimentación @1 B ,.,,, lb/&Por datos del problema obtenemos @$@$B ,35$@1B ,.5$ ,,,,

@$ B 15J,, lb/&IIII012

alance de masa en la columna @1B @$ A @ ! ,.,,, B 15J,,A@ II. 0$2@ B 144,, lb/&



alance de benceno en la )olumna ,35,@1 B ,35 @$ A02 @ IIII02,35,0,,,, ,2 B 05215J,, A 02144,, II Hespe=ando tenemos B ,3,1$5 alance de tolueno0,3,2@1 B 0,3,2 @$ A [email protected]

0,32,,,, B 0,3,215J,, A 02144,, II Hespe=ando tenemos B ,35$5alance de ileno0,3$,2@1 B 0,3,$2 @$ A 062@ II.0520,3$,2,,,, B 0,3,$215J,, A 062144,, 6 B ,35

alance en la )olumna Por datos del problema obtenemos @4

0,37520,.,1$52@B 0,3,2 @4 III..0J2

0,37520,.,1$52144,,B 0,3,2 @4 III.. Hespe=ando @4

@4 B 45,, lb/&

alance de masa en la )olumna @ B @4 A @5 IIIII072144,, B 45,, A @5 IIIIII.Hespe=ando @5

@5 B ,, lb/&

alance de benceno0,3,1$52@ B 0,3,2 @4 A052 @5 .................0820,3,1$52144,, B 0,3,245,, A052,, IIII.Hespe=ando 5 5 B ,3,,454 alance de tolueno0,35$52@ B 0,352 @4 A 052 @5IIII..020,.5$52144,, B 0,.524.5,, A 052 ,, IIIIIHespe=ando 5

5 B ,34 alance de ileno0,352@ B 0,3,$2 @4 A 0652@5 IIII..01,20,35214.4,, B 0,3,$245,, A 0652.,, 65 B ,35J54J

Fesultados@lu=o de la corriente en el fondo de la columna ! @5 B ,, lb/&)omposición de la corriente del fondo de la columna enceno 052 B ,3454%! olueno 052 B 4% !6ileno 0652 B 5J354J%

9LC)D PFL;GE .



9$B1.,84 9BB,.85$ @e9$BB1.54,J @e $B.$J

@e9$B15.4 9$B14.784 9B17.1857

#$94B$, on/H>a

$B11.$$

$B1.1$ $B.J5 $B,.$587 #$B.8JJ8

#$B,.1

BALANCE PARA LA TERCERA REACCION

SO3 + H2O H2SO4

80 ton + 18 ton 98 ton

AL 95% Efic. = 0.95 16.3265 ton + 3.6735 ton 20 ton

Reactantes a 100% ! "e =

100

95 17.1857 ton + 3.8668 ton

BALANCE DE LA SEGUNDA REACCION

2SO2 + O2 2SO3

128 ton + 32 ton 160 ton

AL 93% Efic. = 0.93 13.7485 ton +3.43714 ton 17.1857 ton


100

93 14.7834 ton + 3.6959 ton

COMPONENT

E

ENTRA

(ton/día)

REACCIONA

(ton/día)

SALE

(ton/día)SO2 14.7834 13.7485 1.0348

O2 3.6959 3.4371 0.2587

SO3 ####### ######## 17.1857

TOTAL 18.4793 18.4792

BALANCE DE LA PRIMERA REACCION

4"eS2 + 11O2 2"e 2O3 +8SO2

480 ton + 352 ton 320 ton + 512 ton

AL 90% Efic. = 0.90 13.8594 ton + 10.1636 ton 9.2396 ton + 14.7834 ton


100

90 15.4 ton + 11.2929 ton

FM

5%FM$

%

FM1

,%

COMPONENT

E

ENTRA

(ton/día)

REACCIONA

(ton/día)

SALE

(ton/día)

SO3 17.1857 16.3265 0.8592

H2O 3.8668 3.6735 0.1933

H2SO4 ####### ######## 20TOTAL 21.0525 21.0525



COMPONENTE ENTRA

(ton/día)

REACCIONA

(ton/día)

SALE

(ton/día)FS2 15.4 13.8594 1.5406

O2 11.2929 10.1636 1.1293

F 2O3 ####### ###### 9.2396SO2 ######## ###### 14.7834

TOTAL 26.6929 26.6929

BALANCE GENERAL

COMPONENTE ENTRADA

(ton/día)

SALIDA

(ton/día)

FS2 15.4 1.5406

O2 14.9888 1.388

F 2O3 #### 9.2396SO2 1.0384

SO3 #### 0.8592

H2O 3.8668 0.1933

H2S4 #### 20

SUMA 34.2556 34.2591

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