Análisis de Procesos

Curso: Residuos sólidos y lodos Año 2011
Problemas Resueltos Guía N°2
Problema N°1.
En un proceso para concentrar 1.000 [kg] de jugo de naranja recién obtenido, que contiene
12.5% en peso de sólidos, la maceración produce 800 [kg] de jugo filtrado y 200 [kg] de
pulpa. El jugo filtrado se concentra en un evaporador al vacío para obtener una
concentración del 58% de sólidos. Los 200 [kg] depulpa se derivan extrayéndolos antes
de entrar al evaporador y se mezclan con el jugo evaporado en un mezclador, para mejorar
el sabor. Este jugo concentrado final contiene 42% en peso de sólidos. Calcule la
concentración de sólidos en el jugo filtrado, los [kg] de jugo concentrado final y la
concentración de sólidos en la pulpa que se deriva. (Sugerencia: Procédase primero a un
balance totaly después a un balance de sólidos en el proceso total. Después, hágase el
balance en el evaporador y, finalmente, el balance en el mezclador.)
Respuesta: 34.2% en peso de sólidos en la pulpa.

Problema N°2.
Se desea producir 1.000 [kg/h] de cristales de Na3PO412H2O a partir de una solución de
alimentación que contiene 5,6% en peso de Na3PO4 y trazas de impurezas. La solución se
evaporaprimero en un evaporador hasta obtener una concentración de 35% en peso y
después se enfría a 293 [°K] en un cristalizador, de donde se extraen los cristales
hidratados y la solución madre. De cada 10 [kg] de licor madre se pierde 1 [kg] para
eliminar las impurezas y el resto se recircula al evaporador. La solubilidad del Na3PO4 a
293 [°K] es 9,91% en peso. Calcule los [kg/h] de solución dealimentación y los [kg/h] de
agua extraída.
Respuesta: 7.771 [kg/h] de alimentación, 6.739 [kg/h] de agua
Problema N°3.
Para fabricar 6.000 [ft3] de acetileno (CHCH) gaseoso a 70 [°F] y 750 [mm de Hg], se usa
carburo de calcio (CaC2), que contiene 97% en peso de CaC2 y 3% en peso de sólidos
inertes y agua. La reacción es:

CaC2  2  H 2O  CHCH  CaOH 2 
La lechada final de cal contieneagua, sólidos inertes y Ca(OH)2. En este producto, el
porcentaje total en peso de sólidos constituidos por inertes y Ca(OH)2 es 20%. ¿Cuántas
libras de agua deben añadirse y cuantas libras de lechada final se obtienen? [Sugerencia:
Use una base de 6.000 [ft3] de gas y convierta a [lbmol]. Esto da 15,30 [lbmol] de C2H2

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Residuos sólidos y lodos: problemas resueltos

Curso: Residuossólidos y lodos Año 2011
Problemas Resueltos Guía N°2
(CHCH), 15,30 [lbmol] de y 15,30 [lbmol] de CaC2 añadido. Convierta libras mol de
alimentación de CaC2 a libras y calcule las libras de inertes. Las libras totales de sólidos en
la lechada son, entonces, la suma de Ca(OH)2 más los inertes. Al calcular el agua añadida,
recuerde que la reacción consume una parte.]
Respuesta: 5.200 [lb] (2.359[kg]) de agua añadida, 5.815 [lb](2.638 [kg]) de lechada de cal.

Problema N°4.
Una partida de 454 [kg] de puré de manzana a 10 [°C] se calienta en un intercambiador de
calor por adición de 121.300 [kJ]. Calcule la temperatura de salida del producto.
(Sugerencia: considere la capacidad calorífica del puré de manzana igual a 4,02 [kJ/kg°K])
Respuesta: 76,4 [°C]

Problema N°5.
Un total de 1.500latas de sopa de cebollas se someten a un proceso térmico en un
recipiente a 240 [°F]. Las latas se enfrían a 100 [°F] en el mismo recipiente antes de
sacarlas por medio de agua fría, que entra 75 [°F] y sale a 85 [°F]. Calcule las libras de agua
de enfriamiento que se necesitan. Cada lata contiene 1 [lb] de sopa líquida y la lata
metálica vacía pesa 0,16 [lb]. La capacidad calorífica mediade la sopa es 0,94 [BTU/lb°F] y
la del metal es 0,12 [BTU/lb°F]. La cesta metálica que se usa para sostener las latas en el
recipiente pesa 350 [lb] y su capacidad calorífica es de 0,12 [BTU/lb°F]. Suponga que la
cesta metálica se enfría de 240 [°F] a 85 [°F], que es la temperatura del agua de salida. La
cantidad de calor que se pierde por las paredes del recipiente al enfriar de 240 a 100...