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Universidad de Concepción
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Química


Introducción a los bioprocesos

Guía de ejercicios N°2. Balance de materia sin reacción química

1. La biorremediación es un método de limpieza tanto para agua como sue-los contaminados. Si una solución diluida de nutrientes es bombeada a un recipiente de tierra a con caudal de 1.5 kg/hr, y se recuperaa la salida 1.2 kg/hr

Calcular:
a. ¿Cuál es el sistema?
b. ¿Cuál es el valor de ingreso por hora?
c. ¿Y el de salida?
d. ¿Cuál es el valor de acumulación por hora?
e. ¿Qué se asumió en la respuesta a la pregunta anterior?

[pic]

2. Si un litro de alcohol etílico se mezcla con 1L de agua, ¿cuantos Kg desolución resultan? ¿Cuántos litros?Las densidades del alcohol y el agua a 20°C son 0.789 y 0.998 g/cm3, respectivamente.




[pic]



3. Una columna de operación continua se va a utilizar para separar entre ácido acético, agua y benceno. El valor correspondiente a la composición de benceno en la alimentación se desconoce. Calcular el flujo de benceno en la alimentación por hora. El esquema de proceso es el siguiente:[pic]


4. 500 m3/h de aire húmedo (Ha1 = 0,042 mol agua/mol aire seco) se alimentan en una torre de absorción con el objetivo de eliminar el agua, de acuerdo con el esquema adjunto. Calcular:
a. Los kg/h de H2SO4 al 98% requeridos para la operación.
b. Los kg/h de H2SO4 al 72% alimentados en la torre de absorción.


NOTA. Todos los porcentajes son en peso.Sistema en estado estacionario
No hay reacción química


Datos: PMaire seco = 28.84 g/mol
Realizar balances totales y por componente por zonas del sistema. Verifiquen resultados con un balance total.






















Respuestas:

2. 1.787 Kg
3. 310.70 lb/h
4. a)10.22 Kg/h; b) 63.24 Kg/h

5. La etapa final de la fabricación de ácidonítrico es una destilación en la que la concentración de ácido pasa del 60% al 99% en peso. El objetivo de la presencia de ácido sulfúrico es disminuir la presión parcial del agua. Si no se añade sulfúrico o algún otro agente de acción similar, es imposible sobrepasar, por evaporación, una concentración de nítrico del 68% en peso. Tomando como base de cálculo 100 kg/h de ácido nítrico concentradodel 99%, calcular:

a. El caudal másico de agua que sale del evaporador.

b. El caudal másico de ácido sulfúrico puro que está circulando.
c. El caudal másico de alimentación de ácido nítrico diluido.
NOTA. Todos los porcentajes son en peso.
[pic]

6. Supóngase una columna de destilación que opera como se muestra en el siguiente diagrama de flujo.[pic]


a. ¿Cuántos balances independientes se pueden escribir para este sistema?
b. ¿Cuántas incógnitas de las velocidades de flujo y/o de las fracciones molares deben especificarse antes de calcular las demás?
c. Supóngase que se proporcionan los valores de Q1 y x1. Establezca una serie de ecuaciones, cada una con una incógnita, para las variables restantes.(Una vez que se ha calculado una variable en una de estas ecuaciones, debe aparecer en las demás ecuaciones sin que se le cuente como una incógnita).

7. Ejemplo 4.4-1, pag. 105 del Felder/Rousseau
8. En un reactor A(B con una conversión del 30% de A en un solo paso por el reactor. Si en un separador el 100% el producto es retirado y el 100% de A es recirculado. Se pide calcular el flujode reciclo R, sabiendo que 100 moles de F frescos son alimentados.

9. Se deshidrogena propano para dar propínelo, según la reacción:

C3H8 (propano) ( C3H6 (propileno) + H2


El proceso se va a diseñar para una conversión total del 95% de propano. Los productos de reacción se separan en dos corrientes: la primera contiene H2, C3H6 y 0.555% del propano que sale del reactor se...
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